bici carga solar

El ciclo completo de la energía limpia: Carga tu bicicleta eléctrica con energía solar

Seguro que muchos de vosotros os habéis preguntado si sería posible cargar nuestra bicicleta con energía solar para realizar un ciclo completamente limpio y al mismo tiempo ahorrar carga del sistema eléctrico convencional. Por supuesto que es posible y no excesivamente caro, aunque como en todo, dependerá de los componentes que elijamos: a más calidad podremos diseñar un sistema más eficiente pero su coste será mayor. Esta podría ser una buena solución en las zonas de aparcamiento de bicicletas de la ciudad o dentro de los recintos de empresas que empiezan a instalar herrajes para poder aparcar las bicicletas de sus empleados, aprovechando la energía generada por el sol para recargar nuestras baterías.

La energía solar empieza a estar bastante extendida tanto para uso doméstico como para la carga de distintos sistemas de señalización o balizamiento, zonas de riego programadas, consumo en el hogar, etc. Aunque es una tecnología aún en desarrollo, sobre todo en la parte de paneles solares, ya es asequible para muchos bolsillos y montar un pequeño sistema doméstico no es un gran desembolso de dinero, el cual podremos recuperar a largo plazo gracias al ahorro producido en la red eléctrica. Incluso, en algunos casos, podremos devolver la energía sobrante de nuestro sistema a la red, consiguiendo de esa manera algunos ingresos para rentabilizar la inversión.

En nuestro caso, sólo queremos dar algunas pistas para poder montar un pequeño sistema solar aislado a través del cual podamos alimentar el cargador de nuestra bicicleta, ya que no produce un gran consumo, y de esta manera seguir contribuyendo al uso de energías limpias. Para esto os vamos a explicar de forma breve cómo funciona. Por un lado, cómo vamos a generar y acumular esta energía y por otro lado cómo podemos usarla para cargar nuestra bicicleta. La idea que os hemos preparado sirve para cualquier tipo de bicicleta y cargador.
carga solar
El funcionamiento en “pocas” palabras

Este artículo ha sido pensado para realizar una instalación solar de 12V que pueda alimentar a nuestro cargador convencional de bicicletas eléctricas. El panel solar cargará, a través del regulador solar, la batería de 12V. Esta a su vez alimentará un inversor de corriente que será el encargado de suministrar la energía a nuestro cargador de bicicleta, como si estuviese conectado a cualquier enchufe de casa.

Vamos a separar el sistema en dos partes: la carga (acumular u obtener energía) y la descarga (en este caso cargar nuestra bicicleta). Cualquier sistema solar funciona con 3 elementos básicos en su composición: Panel solar, regulador solar y batería solar. 

Panel solar  > Regulador corriente > Batería > Inversor de corriente > Cargador bicicleta

Tenemos que trabajar con dos tipos de corriente: corriente continua de 12V (desde el panel solar hasta la batería e inversor de corriente) y corriente alterna de 220V (del inversor al cargador de la bicicleta). A partir de ahí el cargador de bicicleta volverá a convertir los 220V de alterna en 36/48 V de corriente continua para cargar la batería de nuestra bicicleta.

Lo primero que debemos tener claro es el voltaje de funcionamiento de este sistema, que puede ser de 12V, 24V, 36V y 48V. Nosotros vamos a hablar de los sistemas de 12V porque son más sencillos y económicos, además que encontraremos más cantidad de accesorios debido a que casi se ha convertido en un voltaje estándar para multitud de componentes y es el voltaje normal de cualquier vehículo. Las bicicletas, o mejor dicho sus motores, normalmente trabajan en 36 ó 48V, por tanto sus cargadores de 220V trabajan en un voltaje algo superior para ser capaces de cargar las baterías. Por ejemplo, un cargador de 48V entrega unos 54V para cargar la batería, el amperaje que indican hará que la carga se realice más o menos rápido. 

De esta manera, para montar la parte de carga del sistema solar, necesitaremos un panel solar, un regulador de carga solar y una batería, todos estos elementos con un voltaje de trabajo de 12V. Después, usaremos esta energía acumulada en la batería para convertirla en 220V de corriente alterna usando el inversor de corriente.
No es tan sencillo (aunque no imposible)  como instalar un sistema de 36/48V y entregar energía directamente a la bicicleta, necesitaremos seguir usando su cargador de 220V si no queremos tener problemas. Por tanto, necesitaremos generar energía (en nuestro caso 12V en corriente continua) y luego convertirla a 220V de corriente alterna con un inversor de corriente, para poder enchufar nuestro cargador convencional que se encargará de convertir el voltaje al demandado por la batería de la bicicleta eléctrica.
regulador solar
La carga

La carga comienza en el panel solar, el encargado de generar la corriente gracias a la luz del sol. Existen multitud de ellos en el mercado, básicamente hay dos tipos según su construcción: Monocristalino y Policristalino. Os recomendamos el monocristalino porque ofrece mejor rendimiento. También hay distinciones según su voltaje de trabajo. Nos interesan los de 12V, que están construidos con 36 celdas solares para lograr este voltaje (a más celdas, más voltaje). Dentro de este voltaje encontraremos paneles de entre 10w y 400w dependiendo de su rendimiento. Lógicamente, a mayor potencia, más efectivo será el panel, pero también más caro, hay que buscar un equilibrio adecuado, también dependiendo de la potencia que podamos suministrar al regulador solar. O incluso valorar si merece más la pena poner un solo panel de mucha potencia, o dos más pequeños, esto dependerá del espacio disponible. El panel irá conectado al regulador de carga solar.

El regulador de carga solar es el elemento que permite adaptar el voltaje y amperaje que ofrece el panel a la necesitada por la batería para realizar la carga correctamente. Normalmente los paneles de 12V trabajan por encima de este voltaje, a unos 18V, para ser capaces de cargar la batería, y según su potencia entregarán más o menos amperaje. El regulador adaptará este voltaje a unos 14V para cargar la batería, y según la calidad de este, aprovecharemos más o menos el amperaje producido por el panel. Encontraremos dos tipos de reguladores solares: Los PWM y los MPPT. Los PWM son más baratos pero no tan eficientes como los MPPT. Podemos usar sin problema un PWM si tenemos un pequeño sistema, aunque notaremos un mejor rendimiento usando un MPPT. Nos tenemos que fijar en la capacidad de corriente del regulador, que suelen ir en múltiplos de 10: 10A, 20A, 30A… Tendremos que elegirlo en función de la potencia del panel o paneles que vamos a instalar. A mayor potencia, menor tiempo de carga de la batería. Todos los paneles de cierta calidad indican el amperaje máximo que son capaces de entregar, ya que el rendimiento de un panel depende mucho de su posición, inclinación con respecto al sol y cantidad de sol recibido (un día nublado no obtendremos tanta energía como otro a pleno sol). Como os decíamos anteriormente, podemos instalar más de un panel por regulador, teniendo en cuenta que si los ponemos en serie estaremos sumando voltajes, y en paralelo sumando intensidades pero manteniendo voltaje. Por tanto dos paneles de 12V y 10A en paralelo, nos ofrecerán 12V y 20A en la salida (teóricamente).

Una vez regulada la corriente entregada por los paneles, alimentaremos la batería para su carga. El mundo de las baterías es grande y complejo, pero si no quieres comerte mucho la cabeza, os aconsejamos que busquéis directamente baterías de 12V de ciclo profundo, parecidas a las de los coches y usadas en autocaravanas para tener energía “doméstica”. Pueden ser de varios tipos según su contrucción: plomo-ácido, AGM, Gel, e incluso de Litio. Su capacidad dependerá de cuánta carga necesitamos ofrecer a nuestra bicicleta y siempre hay que procurar que los ciclos de descarga sean lo menor posibles para garantizar una larga vida a la batería. Se recomienda no descargarla más de un 10-20% para asegurar este punto. Vamos a calcular qué capacidad necesitaríamos normalmente.

Una bicicleta que posea una batería de 500 Wh en 36V,  tendrá una capacidad de corriente de (P=VxI) unos 14 Amperios. Si queremos que la descarga de la batería sea de sólo un 10% necesitaremos que la batería tenga una capacidad 10 veces mayor, de unos 140 Ah. Esto sería en el caso de cargar nuestra bicicleta por la noche, ya que si lo hacemos durante el día, con luz solar, el regulador de carga solar estará entregando energía y la descarga será menor, por lo que podemos reducir la capacidad de la batería para ahorrar unos euros, con una de 90-100 Ah será suficiente.
paneles solares
La descarga (o carga de la bicicleta)

Como vamos a utilizar el propio cargador de la bicicleta, para ello necesitaremos una toma de 220V de corriente alterna para su uso. Pero la salida de la batería es de 12V y corriente continua. Para realizar esta conversión tendremos que instalar un inversor de corriente que convertirá los 12V CC a 220V CA. Básicamente existen dos tipos: De onda modificada o de onda pura. En nuestro caso podremos trabajar con los dos, aunque siempre os recomendamos uno de onda pura porque a la larga hará que nuestro cargador de bicicleta sufra menos. Sin entrar en cuestiones técnicas, los de onda pura ofrecen una alimentación igual a la que tenemos en casa y pueden alimentar cualquier dispositivo de 220V, mientras que los de onda modificada son de menor calidad, y aunque funcionales, no sirven para todos los “cacharros” de 220V. 

Para elegir uno, tendremos que fijarnos en la potencia de nuestro cargador, la cual normalmente viene indicada en Amperios. Normalmente estará indicada como “Input: 100-220V 2A”. Esto quiere decir que a un voltaje de 220V consumirá 2A, es decir (Potencia=Voltaje x Intensidad), 440w. Necesitaremos un regulador capaz de ofrecer como mínimo 440w, pero como no queremos que esté en su límite de potencia, le daremos un margen de respiro de un 15-20%, así que nos iremos a uno de al menos 600w.

Un punto importante: el cableado

Es importante resaltar que trabajando con corriente continua la pérdida producida en el cable es mucho mayor que en corriente alterna. Es por eso que la red eléctrica funciona con corriente alterna y a partir del enchufe, en la mayoría de los casos, la convertimos en corriente continua. Debido a esto tenemos que trabajar con secciones de cable bastante grandes para que las pérdidas sean lo menor posible y sobre todo evitar el sobrecalentamiento de los cables y conexiones. A mayor longitud de cable, mayor sección deberemos usar. En los manuales de los reguladores de corriente podremos encontrar la sección recomendada según el amperaje del modelo en concreto, que normalmente suele ser 6-8 AWG, aproximadamente de 3 a 4,5 mm de diámetro, ó entre 8 y 15 mm2 de área.

Los fusibles también son una buena medida de seguridad para proteger todos los componentes. Como sabéis, un fusible es un componente que corta la circulación en caso de una subida de corriente por encima de su valor. Es muy recomendable instalar uno entre el regulador solar y la batería, y otro entre la batería y el inversor de corriente, siempre lo más cercano al punto de carga y en su polo positivo. Este fusible debe tener un valor de un 10-20% más del punto de carga máximo. Es decir, si queremos proteger un regulador de 20A, podemos instalar un fusible de 25-30A. 

Antes de aventurarnos a realizar una instalación de este tipo, a pesar de ser sencillo, tenemos que estudiar bien los elementos que lo van a componer, así como su conexionado. Si tenemos dudas, siempre es mejor consultar a un experto o dejarlo en sus manos directamente para evitar accidentes.  Seguro que ellos podrán aconsejarnos mejor en qué componentes elegir y podrán realizar una instalación más eficiente y segura. Ojalá este artículo os anime a instalar un pequeño sistema de carga solar para vuestra bicicleta y de esta manera aprovechar la infinita luz solar.
bateria solar