Cables PV o cables de bateria en larga distancia: cual pierde menos?

En instalaciones off-grid los paneles rara vez quedan justo al lado de las baterias. El cable que recorre la distancia decide costes y perdidas.

Respuesta corta: Cuando los paneles solares estan a mas de unos pocos metros del banco de baterias, coloca el regulador de carga MPPT junto a las baterias y tiende cable PV de alta tension desde los paneles hasta el regulador. Conecta los paneles en serie para llevar la tension de string tan alta como permita el regulador. Esta configuracion usa mucho menos cobre, genera menos perdidas y es mas barata y sencilla de instalar que cables largos de bateria a baja tension.

Datos clave

• Las perdidas en el cable escalan con el cuadrado de la corriente, no con la tension. A igual potencia, mayor tension significa perdidas mucho menores.
• Poner los paneles en serie eleva la tension de string (tipicamente 60 a 150 V en reguladores MPPT comunes) y reduce la corriente en la misma proporcion.
• Duplicar la tension de string divide las perdidas por cuatro para la misma seccion de cable.
• Un array de 600 W sobre 30 m de ida y vuelta requiere unos 35 mm2 a 12 V, pero solo 4 mm2 a 100 V de string, para la misma caida del 3 por ciento.
• Los reguladores MPPT estan disenados para convertir eficientemente tension DC alta a tension de bateria.
• El regulador necesita una referencia precisa de tension de bateria, imposible al final de un cable largo de baja tension en carga.

La regla practica

Si los paneles no estan en el mismo compartimento que las baterias, el regulador se queda junto a las baterias y es el cable PV, no el cable de bateria, el que recorre la larga distancia.

Aplica a casi toda instalacion off-grid, caravana, barco, caseta o garaje separado por debajo de unos pocos kilovatios. Las excepciones son instalaciones muy grandes o distancias muy largas con inversor de string conectado a red o bus DC de alta tension.

Por que gana el PV de alta tension

La caida de tension en un cable DC sigue una formula simple:

caida (V) = 2 x longitud (m) x corriente (A) x resistividad / seccion (mm2)

Dos consecuencias:

1. La corriente manda. La caida es proporcional a la corriente. Las perdidas en potencia son proporcionales al cuadrado de la corriente.
2. La tension de la fuente no aparece en la formula. Pero potencia = tension x corriente, asi que a igual potencia, mas tension significa menos corriente y perdidas al cuadrado menores.

Ejemplo: 600 W, 15 m de ida

Configuracion	Tension fuente	Corriente	Cable para 3%	Cobre relativo
Regulador en paneles, cable bateria al banco	12 V	50 A	~35 mm2	1.0x
Regulador en paneles, cable bateria al banco	24 V	25 A	~16 mm2	0.46x
Regulador en paneles, cable bateria al banco	48 V	12.5 A	~6 mm2	0.17x
Regulador en bateria, cable PV desde paneles	100 V string	6 A	~4 mm2	0.11x

La opcion PV de alta tension usa menos de un octavo del cobre de la opcion 12 V para la misma potencia, distancia y perdidas. Tambien es mucho mas ligera, barata y facil de pasar por tubo o zanja.

Por que no poner el regulador en los paneles?

Parece comodo, pero crea tres problemas:

1. Los cables de bateria llevan la peor corriente. A 12 V, 600 W de carga = 50 A. Exige cobre grueso, fusibles, terminales y desconectadores caros en ambos extremos.
2. La referencia de tension queda falseada. El algoritmo MPPT necesita una lectura precisa para manejar bulk, absorption y float. Un cable de bateria largo en carga introduce un error y provoca cargas cronicamente insuficientes o excesivas.
3. Los cables de medida y control deben cruzar la distancia igual. Sensor de temperatura, shunt y pantalla remota anaden lineas adicionales.

Cuando la regla no aplica

Usa cable de bateria en lugar de cable PV solo en estos casos:

• Distancia menor de unos 2 m.
• Un unico panel de baja tension con pequeno regulador PWM integrado.
• Inversor de string grid-tie con entrada 200 a 600 V DC: la larga distancia ya esta en alta tension por diseno.
• Normativa local que prohiba DC de alta tension en el trayecto previsto.

Seguridad y normativa

• Usa cable certificado para UV y servicio DC solar, en Europa H1Z2Z2-K.
• Instala un seccionador DC adecuado y fusibles PV bien dimensionados en ambos extremos.
• Verifica la tension maxima de entrada del MPPT a la temperatura mas fria esperada, no a 25 grados. Los paneles frios entregan 15-25 por ciento mas de tension en circuito abierto.
• En zanja usa tubo enterrable, respeta la profundidad reglamentaria y separa trayectos DC y AC.
• Pon a tierra los marcos de los paneles en un unico punto equipotencial.

Decidir en cinco minutos

1. Mide la distancia de ida y vuelta entre las dos ubicaciones posibles.
2. Usa la tension maxima de entrada del MPPT corregida por temperatura minima como tension de string objetivo.
3. Calcula la corriente a esa tension: corriente = potencia / tension de string.
4. Calcula la corriente a la tension de bateria para comparar.
5. Dimensiona un cable para cada caso al 3 por ciento de caida y compara. Casi siempre gana la opcion PV.

Preguntas frecuentes

Es mejor cable PV o cable de bateria en larga distancia? Cable PV. Regulador junto a las baterias, cable PV de alta tension desde los paneles. Mas tension a igual potencia = menos corriente = perdidas al cuadrado menores.

Cambia con 24 V o 48 V? La ventaja del lado PV disminuye pero se mantiene clara a partir de unos 10 m.

Que seccion para 8-15 m de cable PV? Para instalaciones de 400 a 800 W a 80-150 V de string, 4 a 6 mm2 suelen bastar al 3 por ciento de caida.

Puedo poner los paneles en un garaje separado y las baterias en la casa? Si, es el caso tipico. Paneles al sol, regulador y baterias junto a los consumos, cable PV en tubo enterrado entre ambos.

Aplica a micro-inversores o grid-tie? Esos sistemas ya llevan alta tension AC o DC en la distancia. Este articulo trata de instalaciones off-grid e hibridas con regulador de carga DC.

Resumen

Para cualquier instalacion off-grid o hibrida con distancia entre array y banco: paneles en serie, cable PV en la larga distancia, regulador MPPT junto a las baterias. Menos cobre, menos perdidas, algoritmo de carga preciso, instalacion mas barata y sencilla.

Para ahorrarte los calculos, las herramientas VoltPlan comparan las dos configuraciones lado a lado segun tu distancia, potencia y tension de bateria.