Entrada solar y MPPT: cómo se lee bien la cifra

Qué está haciendo realmente un MPPT

Un panel solar no es una batería. Su producción depende de cómo se le cargue. Sin consumir corriente se queda en su tensión de circuito abierto, entregando nada. En cortocircuito entrega toda su corriente a tensión cero, entregando nada otra vez. Entre esos dos extremos hay un único punto de trabajo donde tensión por corriente es máximo. Ese es el punto de máxima potencia.

Se mueve constantemente. Más luz sube la corriente casi proporcionalmente. Un panel más caliente baja la tensión, que es la razón de que una tarde abrasadora de verano pueda rendir menos que una mañana fría y despejada. Las nubes, la sombra y la suciedad lo vuelven a mover.

Un regulador con seguimiento del punto de máxima potencia es un convertidor conmutado de continua a continua con un algoritmo de búsqueda encima. Desplaza el punto de trabajo, mira si la potencia subió o bajó, y sigue buscando, muchas veces por segundo. Encontrado el punto, convierte la tensión que le guste al panel en la tensión que necesite la batería, cambiando tensión por corriente de forma que casi toda la potencia se conserva.

La alternativa, un regulador PWM, conecta el panel a la batería sin más y deja que la batería arrastre la tensión del panel hasta su propio nivel. Todo el margen que hubiera por encima se tira. Todos los equipos de este catálogo usan seguimiento, que es la razón de que aquí la potencia homologada de un panel signifique aproximadamente algo en lugar de ser optimista en un tercio.

Por qué la ventana de tensión importa más que los vatios

Un regulador con seguimiento no es un adaptador universal. Tiene un rango de tensión de trabajo, y los dos extremos de ese rango son límites duros.

Por debajo del mínimo, el convertidor no arranca. Un solo panel pequeño, o un panel con luz débil, puede quedarse bajo el umbral y no producir absolutamente nada, mientras el equipo indica que no hay entrada y su dueño da por hecho que algo está roto. Es la queja más frecuente sobre una instalación perfectamente sana.

Por encima del máximo, la etapa de entrada queda expuesta a una tensión para la que sus componentes no fueron especificados. Esto no es un límite blando que se limite a desperdiciar energía.

Entre los dos hay además un límite de corriente, expresado en amperios. Un equipo puede estar cómodamente dentro de su ventana de tensión y aun así no poder aprovechar toda la producción de un panel, porque el techo de amperios llega antes. La cifra de vatios del titular es el producto de los dos límites, y alcanzarla exige estar cerca de ambos a la vez.

Esta web publica los vatios, porque es la cifra que todos los fabricantes indican de forma comparable: 2 600 W en la EcoFlow DELTA Pro 3, 1 000 W en la BLUETTI Elite 200 V2, 100 W en el equipo pequeño de continua Anker SOLIX C300 DC. La ventana de tensión y de corriente vive en la tabla y en el manual de cada fabricante, en formatos demasiado dispares para compararlos con limpieza, así que hay que consultarla ahí contra los paneles que se tienen antes de comprar cualquiera de las dos cosas. Entre el techo más bajo y el más alto de este catálogo hay más de un orden de magnitud, así que la cifra de vatios sirve para descartar deprisa y para poco más.

Serie frente a paralelo, y por qué la elección no sale gratis

Conectar paneles en serie suma sus tensiones mientras la corriente se queda en la de un panel. Conectarlos en paralelo suma sus corrientes mientras la tensión se queda en la de un panel. Sobre el papel, la potencia total es la misma en ambos casos. Lo que cambia es si la combinación cae dentro de la ventana del equipo.

La serie suele ser la respuesta correcta con un regulador con seguimiento. Más tensión a menos corriente significa cable más fino para la misma pérdida, y sube un conjunto de paneles pequeños por encima de la tensión mínima de arranque. Lo que cuesta es el comportamiento ante sombras: en una cadena en serie simple la corriente la limita el peor panel, así que una sombra sobre uno puede arrastrar toda la cadena. Los diodos de derivación de los paneles reducen esto, pero no lo eliminan.

El paralelo mantiene la tensión baja y deja las pérdidas por sombra localizadas, lo que encaja con una instalación portátil donde un panel puede caer bajo la sombra de un árbol. Lo que cuesta es corriente: cable más grueso, más pérdida a distancia y muchas más posibilidades de tocar el techo de amperios del equipo antes que el de vatios.

No conviene mezclar paneles de tipos distintos en la misma cadena sin pensarlo. En serie, la corriente desajustada desperdicia la producción del panel mejor; en paralelo, lo hace la tensión desajustada. Los paneles iguales merecen la molestia.

Qué pasa si se supera la tensión máxima

La etapa de entrada ve una tensión por encima de lo que aguantan sus componentes de conmutación y sus protecciones. El mejor caso es que un circuito de protección se enganche y se niegue a cargar hasta que se recablee el campo. El caso realista es un regulador de carga dañado, lo que normalmente significa un equipo dañado, porque el regulador va en una placa dentro de él. Ninguna garantía se lo toma bien, porque la configuración del campo la eligió su dueño.

La trampa está en que los paneles alcanzan su tensión más alta exactamente en las condiciones que a todo el mundo le parecen tranquilizadoras. La tensión de circuito abierto sube según baja la temperatura de la celda, alrededor de un tercio de punto porcentual por cada grado por debajo de las condiciones estándar. Una cadena que se midió cómodamente dentro de la ventana una tarde templada puede pasarse una mañana despejada de helada, en el momento en que el sol da por primera vez, antes de que ninguna carga haya calentado los paneles.

En el interior peninsular, en la meseta y en cualquier sierra, esas mañanas son normales entre noviembre y marzo, y ese es justamente el escenario que hay que usar para dimensionar. En el litoral mediterráneo o en el sur el caso extremo es menos duro, pero sigue existiendo. La regla que se sigue es sencilla: dimensionar una cadena en serie con la tensión de circuito abierto de los paneles a la temperatura más baja que el campo vaya a ver nunca, no con su tensión nominal de trabajo al sol. Y dejar margen real contra el techo del equipo en lugar de acercarse a él.

Por qué la producción real casi nunca llega a la cifra homologada

La potencia de un panel se mide en condiciones de ensayo estándar: una irradiancia definida, un espectro definido y una temperatura de celda de veinticinco grados. A la intemperie, casi todas esas condiciones son peores.

• Irradiancia. El brillo estándar completo llega solo en torno al mediodía solar de un día despejado y con el panel perpendicular al sol. Mañana, tarde, calima y nubes finas lo reducen, y la producción cae casi al mismo paso.
• Temperatura de la celda. Un panel a pleno sol trabaja bastante por encima de la temperatura del aire, y la producción cae entre un tercio y medio punto porcentual por cada grado por encima de la condición de ensayo. Aquí eso no es un matiz: un campo sobre una cubierta en julio puede dejarse una décima parte de su potencia homologada solo por calor, y esa es la razón de que el mejor día de producción del año no sea el más caluroso, sino una jornada despejada y fresca de primavera.
• Ángulo. La potencia escala con el coseno del ángulo entre el panel y el sol. Un panel fijo está perpendicular al sol una parte pequeña del día y oblicuo el resto.
• Suciedad, cable y conectores. El polvo, el polen y los excrementos de aves se llevan unos puntos porcentuales, y en episodios de calima o en zonas secas con lluvia escasa la capa se acumula bastante más rápido de lo que la gente supone. Es la pérdida más barata de recuperar de todas: se quita con agua y un paño. Un cable largo y fino a alta corriente se lleva otros puntos.
• Los límites del propio equipo. Manda el primero de los tres techos que se alcance: tensión, corriente o vatios. Un campo cableado pensando en la cifra de vatios puede quedarse limitado todo el día por la de amperios.
• La curva de carga. Según la batería se acerca al lleno, su regulador reduce la corriente a propósito. La entrada solar baja al final de una carga porque la batería está pidiendo menos, no porque el sol haya cambiado.

Una expectativa realista para un campo fijo bien orientado queda cómodamente por debajo de su valor de placa a lo largo de un día. Conviene planificar la capacidad sobre esa base y tratar el techo solar del equipo como el máximo que aceptará y no como lo que recibirá normalmente.

Dos entradas no siempre son dos entradas

Varios equipos de este catálogo tienen más de una toma solar, y la potencia publicada es la cifra combinada y no la de cada toma. Cada toma suele tener sus propios límites, más bajos, de corriente y de tensión, y el total queda topado por debajo de la suma de lo que dos tomas podrían pasar en teoría. La Jackery Explorer 1000 v2 indica 400 W repartidos entre sus dos entradas, con corrientes por entrada distintas detrás de ese número.

Cuando dos entradas alimentan un solo regulador con seguimiento se sigue una segunda consecuencia: el regulador encuentra un único punto de trabajo para todo lo conectado. Dos campos con ángulos distintos, o uno de ellos en sombra, quedan entonces forzados a una tensión de compromiso que no conviene a ninguno. Donde hay dos seguidores independientes, ese problema desaparece. Los fabricantes no dicen de forma consistente cuál de las dos arquitecturas han construido.

Una advertencia más sobre los tiempos de recarga. Algunos fabricantes anuncian un tiempo de carga de titular que combina entrada de red y entrada solar funcionando a la vez. Esta web recoge siempre la cifra solo de red, así que 1,4 horas en la BLUETTI Elite 200 V2 significa desde un enchufe y nada más. Si una cifra comercial parece imbatible, conviene comprobar si el sol estaba incluido. La página de método explica cómo se trata esto aquí, y el índice de modelos lleva la cifra de red de cada equipo.

Qué comprobar antes de comprar paneles

En este orden, porque el orden es lo que la gente se equivoca:

1. La ventana de tensión y el límite de corriente del equipo, en su propio manual. Todo lo demás se deriva de aquí.
2. La tensión de circuito abierto de los paneles a la temperatura más baja que vayan a ver, multiplicada por el número de paneles en serie. Tiene que quedar bajo el máximo del equipo con margen de sobra.
3. La tensión de arranque. El campo tiene que superar también el mínimo con luz débil, no solo al mediodía.
4. El conector y el cable. Normalmente hacen falta adaptadores, y las pérdidas de cable a alta corriente y a distancia son reales.
5. El techo en vatios, el último, porque es el límite que menos probablemente se alcance.

Si el objetivo es recargar fuera de la red y no rellenar un poco, el techo solar de un equipo como la BLUETTI Apex 300, con 2 400 W, es lo que decide si una batería vacía se puede volver a llenar dentro de un solo día bueno. Para un uso ocasional, un equipo más pequeño y un panel portátil suelen ser mejor compra, y la página sobre las químicas explica por qué dejar ese equipo guardado lleno cuesta muy poco. El caso completo de una instalación sin red está desarrollado en la guía de casa de campo aislada.