Pregunta neófita sobre CA vs. CC (especialmente para alimentar una casa)

Question

Aquí, en Estados Unidos, la red eléctrica es de corriente alterna. He oído que la CA permite la transmisión de energía a mayores distancias con menos pérdidas. Sin embargo, con la llegada de los paneles solares, parece que se podría generar energía de CC directamente y alimentar la casa de esta manera. No hay que recorrer grandes distancias.

¿Por qué no se hace esto? Por lo que sé, los paneles solares retroalimentan la red eléctrica principal. Esto significa que convierten la CC en CA, presumiblemente con alguna pérdida. ¿Podría alimentar toda la casa con corriente continua? Suponiendo que vivieras en una zona soleada y tuvieras suficiente espacio en el tejado, ¿podrías alimentar todo (nevera, aire acondicionado, etc.), quizás almacenando la energía en baterías para usarla por la noche? Supongo que necesitarías todos los electrodomésticos nuevos que funcionan con corriente continua.

Parece un pequeño precio a pagar para ser independiente energéticamente. ¿Podría reutilizar los cables de su casa? Nunca he oído hablar de esto, así que supongo que hay grandes obstáculos. ¿Podría alguien explicarme por qué es una mala idea, o imposible, o simplemente no se hace?

Answer 1

No es imposible, sólo es más complicado y caro. Todo en tu casa está diseñado para funcionar con CA. Muchos productos pequeños admiten corriente continua, pero vienen con un adaptador de corriente alterna porque es la única fuente de energía continua y barata disponible en casi todas partes. El voltaje requerido puede ser diferente para cada dispositivo. Lo más parecido a un estándar para la corriente continua es probablemente el USB 5.0V, que sólo ofrece suficiente corriente para pequeños aparatos y no para nada más grande.

El funcionamiento de una casa con energía solar es, a grandes rasgos, el siguiente: panel solar a cargador de batería, a batería, a inversor CC-CA a tomas de corriente, más otro regulador y medidor de energía si se alimenta energía extra a la red, lo cual no es un requisito. Se podría alimentar una casa directamente con corriente continua no regulada de la batería si los aparatos estuvieran diseñados para funcionar con ella, pero la mayoría no lo están. Si el voltaje de la batería tuviera que ser regulado antes de la distribución a la casa, lo único que se haría es cambiar el inversor CC-CA por un regulador CC-CC, básicamente una caja diferente con un coste similar.

Debido al reducido tamaño del mercado de aparatos de corriente continua (por el momento), serían más difíciles de encontrar y posiblemente más caros que los aparatos de corriente alterna. Si llega un momento en que casi todas las casas tengan energía solar en el tejado, podrían ser igual de fáciles de comprar y mantener.

En cuanto a la reutilización del cableado, un cable no es más que una tira de cobre y no le importa si le pones corriente alterna o continua, SI te mantienes dentro de sus posibilidades. Si tuvieras que poner mucha más corriente a través del cable debido a la baja tensión, podrías necesitar cables más gruesos, diferentes elementos de seguridad en las cajas de cableado, fusibles de mayor capacidad, etc. También se necesitarían enchufes diferentes en las tomas de corriente para que nadie cometa el error de enchufar un aparato de CA en una toma de corriente de CC.

En general, es más barato y sencillo poner un inversor CC-CA en la batería que vaciar todo el sistema eléctrico de la casa y reconstruirlo, además de comprar todos los electrodomésticos nuevos, y seguir necesitando un pequeño inversor CC-CA en cada habitación para los aparatos que no se pueden comprar para que funcionen con CC, que en este momento son casi todos los aparatos. Se podría pensar que el inversor de CA proporciona "compatibilidad con el pasado" con los anteriores cien años de dispositivos eléctricos.

Answer 2

Puedes alimentar tu casa con corriente continua, pero el problema sigue siendo que, aunque la mayoría de los aparatos rectifican la corriente alterna en corriente continua, están diseñados para una entrada de corriente alterna. Por eso necesitas un inversor, aunque sea con alguna pérdida, para alimentar tus aparatos electrónicos para lo que fueron diseñados. Incluso así, los sistemas solares conectados a la red de los que hablas sólo ayudan a aumentar la potencia de la red. Necesitas una gran cantidad de paneles solares y baterías para separarte completamente de la red, e incluso entonces, tu capacidad está limitada a tu configuración, a diferencia de ser capaz de tirar dinámicamente de la red cuando sea necesario. Si nos basamos más en la opinión, no creo que merezca la pena y se pierden muchas de las ventajas. Por ejemplo, digamos que el 50% de la población tiene paneles solares, no es suficiente para satisfacer sus necesidades de energía individualmente. Sin embargo, junto con una configuración basada en la conexión a la red y los inversores, pueden reducir la carga de la propia empresa de generación de energía. Aunque también me pregunto sobre la seguridad de la corriente continua con las normas actuales de cableado. Tal vez alguien con más experiencia pueda opinar, pero como la CA no está en el pico de tensión todo el tiempo (vuelve a 0V), da un poco de margen de refrigeración. En cambio, la CC es constante.

Answer 3

La CA permite la transmisión de energía a mayores distancias con menos pérdidas

No exactamente, las pérdidas de calor se minimizan transmitiendo a alta tensión, ya que las pérdidas de calor son generalmente proporcionales al cuadrado de la corriente multiplicado por la resistencia, lo que permite utilizar conductores baratos y largas distancias.

...paneles solares... [¿Por qué no se hace esto?

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¿Podría alimentar toda su casa con corriente continua?

Sí. La mayoría de los aparatos digitales funcionan bien con corriente continua. Los electrodomésticos como los frigoríficos y las lavadoras necesitan CA para que funcionen los temporizadores y los motores de CA.

¿Podría reutilizar los cables de su casa?

Sí, el cobre es el cobre.

Esto no se hace porque es mucho más caro. Sin embargo, a largo plazo se recupera la inversión.

Answer 4

Cuando empecé a investigar sobre las casas con energía solar a principios de los años 90 (en Estados Unidos), las cosas estaban en un estado de cambio.

La antigua forma de hacer las cosas era como sugería el autor de la pregunta: hacer funcionar la casa a 12V, con luces de 12V, nevera de 12V, etc. Algunas personas defendían los 24V en lugar de los 12V para mejorar la eficiencia de la transmisión dentro de la casa. I 12V era más común porque ya existía un mercado de cosas alimentadas con baterías de coche de 12V.

Pero los inversores eran cada vez más eficientes y menos caros, por lo que el consejo más moderno (a principios de los 90) era conseguir un inversor y utilizar luces, electrodomésticos, etc. estándar. En lugar de gastar dinero en aparatos de 12V no estándar y más caros, comprar algunos paneles fotovoltaicos adicionales.

Answer 5

Hola: Cuando se dimensionan los cables para su uso en una casa hay dos consideraciones (1) la ampacidad del cable debe ser mayor que la corriente máxima que va a transportar. Esto permite que fluya suficiente corriente como para hacer saltar el disyuntor si el cable está sobrecargado y (2) el tamaño del cable debe ser lo suficientemente grande como para que la caída de tensión a la carga máxima sea inferior al 2%.

Si tratas de cablear tu casa para 12 VDC te darás cuenta de que necesitas una barra colectora (no puedes comprar un cable con un diámetro lo suficientemente grande) para transportar la misma cantidad de energía que obtienes de un circuito de 120 AC de 15 amperios. Incluso si sólo alimentas cargas de baja intensidad, el coste del cobre será muy elevado.

Pero alimentar una casa con paneles solares no tiene sentido desde el punto de vista económico por el coste de las baterías. Es mucho mejor utilizar un inversor de interconexión de la red pública y simplemente bombear la energía a la red de CA. Incluso en este caso, la mayoría de los inversores están muy cerca de los paneles y emiten 240 VCA para minimizar el coste del cobre de llevar la energía desde los paneles hasta la toma de corriente de 240 VCA más cercana de la casa.

Tengo un panel solar de 200W que maneja un pequeño inversor enchufado a una toma de corriente de 120 VAC después de pasar por un Kill-A-Watt para poder ver cuánta energía está haciendo. El panel no está orientado y así conseguir 60 vatios es el pico para un día de verano.