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domingo, 3 de mayo de 2015

¿Y si pongo una batería Tesla en casa?

¿Y si pongo una batería Tesla en casa?

  • El coste es desde 3.000 euros pero no incluye las placas solares
  • Un hogar español consume al año de media 9.922 kWh
  • Tesla tampoco incluye el convertidor de energía DC-AC

  • Tesla ha revolucionado el mundo de la energía. La presentación este viernes de las baterías Tesla Powerwall ha puesto en el punto de mira (si es que alguna vez no lo estuvo) el ahorro energético y la búsqueda de soluciones que abaraten la factura de la luz de los hogares.
    Powerwall son unas baterías con 10 años de garantía creadas para los hogares y pequeñas empresas realizadas con tecnología Ion-Litio y que tienen un objetivo muy claro: mejorar la eficiencia con la que almacenamos la energía eléctrica que se obtiene a través de energías renovables y, a la vez, intentar que familias y empresas disminuyan el coste de su factura eléctrica.





    Para ello, Tesla ha creado dos baterías: de 10 kWh y de 7 al día. La Powerwall de 10 kWh está pensada para proveer suministro de energía de reserva cuando se cae la red principal. Cuando se empareja con la energía solar, en cambio, la de 7 kWh puede usarse en el ciclo diario de consumo para extender los beneficios de la energía solar cuando ésta no está disponible, por la noche. Es decir,un hogar podrá conectar la batería en los picos de consumo cuando el coste es mayor y así poder disminuir la factura.
    Para hacerse una idea de los que supone 1 kWh, hay que saber que con él se puede mantener encendido un portatil hasta dos días.
    El coste de dichas baterías es de 3.000 y 3.500 dólares (2.700-3.125 euros) aunque a esto habría que sumarle la instalación y el coste de los paneles solares que Tesla no específica, aunque supondría una inversión igual o superior al precio de la Powerwall dependiendo de la cantidad y la extensión de placas que se necesite. Un panel solar de 180 watios y 24V y con unas dimensiones de 1600 X 800 X 45 mm costaría unos 200 euros. Sin embargo, Tesla tampoco especifica cuántos paneles se necesitaría para las Powerwall.





    Sin embargo, la compañía estadounidense tiene muy claro que Powerwall permite mejorar tanto los momentos de máxima demanda, por la noche sobre todo y en la mañana, con los de mayor luz solar, sobre todo al mediodía.
    Tesla ha pensado en todo, incluso en si alguien prefiere dejar de depender de las eléctricas y tener un sistema de electricidad propio e independiente. Para ello, han creado un soporte especial que permite unir hasta 9 baterías, consiguiendo así 90 kWh de energía, más que suficiente para proveer de energía a un hogar. Ahora bien, no todo el mundo puede hacer frente al desembolso de 9 baterías, que rondarían los 32.000 dólares.

    9.922 kWh al año para una familia

    Pero, en la práctica, ¿qué ahorro supondría para una familia instalar estas baterías? En España un hogar consume al año 9.922 kWh, según el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) dependiente del Ministerio de Industria.
    Atendiendo a este dato, en un mes una casa en España consume 826 kWh, y en un día 27 kWh de media (en EEUU rondan los 30 kWh). Con este dato, una sola Powerwall no sería suficiente para mantener un día la electricidad necesaria de un hogar, pero sí para recortar ese consumo y no depender totalmente de las temidas eléctricas.
    El gasto medio de un hogar en España en electricidad es de 990 euros, según IDAE. Si se divide esta cantidad en 12 meses, una familia española gasta más de 82 euros al mes en energía, lo que supone al día cerca de 3 euros de consumo.
    Para establecer el ahorro que supondría en España la instalación de una de estas baterías, hay que tener en cuenta que todavía no se puede contabilizar los picos de consumo, donde el gasto es mayor, ya que todavía no están instalados en todo el territorio nacional los contadores digitales que computan estos picos.

    Esto ahorraría con una batería

    Lo que sí se puede establecer es el consumo por horas y por aparatos electrónicos. En España, la lavadora es uno de los aparatos que más consumen. La hora punta es entre las 10 y las 13 horas por la mañana y entre las 19 y las 21 horas por la tarde. Su consumo al año es de unos 255 kWh. Un frigorífico, por ejemplo, pese a que tiene un consumo muy lineal, es al abrir sus puertas cuando produce tres pequeños picos en el desayuno, la comida y la cena. Su consumo anual es de 662 kWh.
    Teniendo en cuenta todos estos datos, el precio de una Powerwall y que en España la mayoría de las viviendas viviendas de nueva construcción ya tienen placas solares (por lo que ya no habría que invertir en ellas), los números empiezan a cuadrar.
    Simulemos que compras una batería Tesla para tu hogar. Pagas 3.500 dólares por la de 10 kWh. Pagas por la instalación, pero no por las placas solares, ya que tu vivienda es de nueva construcción. Costeas el inversor de energía que 'modifica' el sentido de la corriente de entrada, de las placas a la batería, a salida, de la batería al hogar (Tesla no incluye el convertidor DC-AC). Y decides hacer uso de ella dos horas por la mañana, dos por la tarde y una por la noche.
    Decides enchufar la batería de 6.00 horas a 08.00 horas, momento en el que haces uso del frigorífico (662 kWh al año-0,076 kWh en un hora), la cocina (737 hWh al año-0,085 kWh en una hora), de la calefacción si es invierno (5.172 kWh al año-0,59 kWh en una hora) e iluminación (410 kWh-0,047 kWh en una hora). Si se suman todas estas cantidades para dos horas, el ahorro sería de 1,274 kWh. Si el precio de un kWh en España es de 0,124 euros, según Facua, el ahorro monetario sería de 0,157 euros para esas dos horas, que al mes sería de 4,71 euros y al año de 56,52.
    Ahora para las dos horas de la tarde (19.00-21.00). Una casa española enciende la lavadora (255 kWh al año-0,029 kWh en una hora), la televisión (263 kWh al año-0,030 kWh en una hora), el frigorífico (662 kWh al año-0,076 kWh en un hora), el lavavajillas (246 kWh al año-0,028 kWh en una hora), la cocina (737 hWh al año-0,085 kWh en una hora), la calefacción (5.172 kWh al año-0,59 kWh en una hora) y la iluminación (410 kWh-0,047 kWh en una hora). El total del consumo será de 1,77 kWh en dos horas con un coste de 0,219 euros. Al usar la batería Tesla ahorrarías al año de 78,84.
    Si por la noche se programa la batería para una hora y sólo se hace uso de la calefacción (5.172 kWh al año-0,59 kWh en una hora), el frigorífico, que siempre permanece enchufado a la red eléctrica, (662 kWh al año-0,076 kWh en un hora) y lo que se conoce como el modo Stand by, aparatos no encendidos pero si conectados a la red, (231 kWh al año 0,026 kWh en una hora), el ahorro energético sería de 0,692 kWh y el económico en un año de 30,89. Ahora bien, habría que tener en cuenta que la batería Tesla puede mantener hasta 10 kWh al día por lo que se podría estar más horas haciendo uso de ella con lo que el ahorro sería mayor.
    Al sumar todas las cantidades el ahorro total en un año sería de 166,34 euros. En definitiva, si la batería supone un coste de 267 euros al año y haces uso todos los días de los 10 kWh o los 7 kWh que contiene supondría un ahorro en torno a los 445 euros de media al año, prácticamente la mitad de la factura para un hogar español.



    miércoles, 27 de febrero de 2013

    Convertidor DC-DC MC34063A: El desafío de las baterías “AA”

    Recomiendaselo a tus circulos

    ELECTRONICA


    Cuando necesitamos una tensión elevada y sólo poseemos una baja tensión de alimentación, nos desmoralizamos y abandonamos (muchas veces) un proyecto por entender que no podremos lograr la tensión necesaria que nuestro diseño requiere. Puedes obtener tu fuente de energía desde la batería del coche, desde un puerto USB y hasta de tres sencillas baterías doble A. Puedes bajar, subir y hasta cambiar la polaridad de la tensión obtenida en la salida. Cualquier tensión que necesites en tu próximo diseño no será un impedimento para el MC34063A. ¿De qué se trata el desafío? Lee y entérate.



    Introducción al MC34063A
    Muchos fabricantes en el mundo han adoptado el MC34063A entre sus productos líderes, gracias a la versatilidad de uso, facilidad de diseño y sus posibilidades de desarrollo. Este circuito integrado es básicamente un Convertidor DC-DC que puede manejar tensiones de entrada desde 3Volts (dos baterías AAA) hasta 40Volts, y puede cumplir funciones de Step-Up (elevación), Step-Down (disminución) e inversor de la polaridad de la tensión de entrada, entregando en la salida una corriente de switch máxima de 1,5 Amperes. Todo con muy pocos componentes sencillos a su alrededor.



    Encapsulados populares del MC34063A

    Existe una versión que permite trabajar con temperaturas más bajas y es la MC33063A, que es capaz de funcionar entre -40° y 85°C, mientras que la MC34063A lo hace entre 0° y 70°C. Atentos aquellos que quieran crear diseños para ser usados en ambientes extremos de temperaturas, ya que este se trata de un dato muy importante. Un ejemplo sería el diseño de un circuito orientado a la meteorología y que sea utilizado en globos aerostáticos, o también en tableros de control industrial donde las temperaturas suelen elevarse de manera trágica para ciertos diseños.

    Los encapsulados de presentación más utilizados y conocidos son los que vemos en la imagen, siendo el PDIP-8 el más popular. Pero cuando los espacios son reducidos, por ejemplo en el caso de un robot sumo, el SO-8 es una buena elección. No debemos dejar de pensar en el volumen que ocuparán los capacitores electrolíticos de entrada y salida, el diodo schottky y la bobina que el circuito requiere. Las resistencias pueden dejar de considerarse y más aún si utilizamos la técnica SMD.

    Comenzando a diseñar circuitos
    El datasheet (u hoja de datos) de este IC nos ofrece datos muy útiles para el diseño, y uno de ellos es que la frecuencia típica de operación de su oscilador interno es de 33Khz, pudiendo variar entre 24 y 48Khz. En el pin 3 se conecta el capacitor que fijará la frecuencia de oscilación. Podemos encontrarnos con la situación de que el valor resultante por diseño y cálculo no exista en el mercado o, dicho de otro modo, no sea un valor estándar y normalizado. Las variaciones que presente el valor de este capacitor se verán reflejadas en las tensiones resultantes del circuito. Otro de los parámetros afectados por el valor del capacitor será la temperatura que alcance el dispositivo, al trabajar a altas corrientes de conmutación. Valores cercanos o por debajo de 1nF garantizan un funcionamiento a temperaturas de trabajo seguras.

    El datasheet nos muestra un primer ejemplo de Step-Up, lo que significa una elevación a la salida, de la tensión de entrada (Vout > Vin). En el diagrama vemos que la tensión de entrada existente es de 12Volts y se pretende una salida de 28Volts. Valores cercanos a los 30Volts de alimentación se utilizan en sintonizadores de TV y en los cátodos de displays fluorescentes de los reproductores de DVD, por mencionar sólo dos.


    Circuito Step-Up de ejemplo.
    Es decir, si se va a utilizar en aplicaciones de menor consumo, podemos utilizar cualquier otro que cumpla la misma función y en un encapsulado aún menor. Debemos saber también que el rendimiento del sistema depende en gran parte de la tensión de polarización directa de este diodo. Cuanto más se aproxime a las condiciones de un diodo ideal, mayor será el rendimiento del circuito y por consiguiente, mayor aprovechamiento de la energía de entrada.

    La bobina L, que vemos en la parte superior del gráfico, cuyo valor viene expresado usualmente en uH (microHenrios), no requiere de valores críticos como si pueden tener CT, RSC, R1 y R2. Valores de 100uH a 470uH funcionan sin inconvenientes en cualquier pequeño diseño Step-Up. Lo que NO debemos omitir es controlar la corriente que la misma pueda conducir. Digamos que si vamos a trabajar a 1Amper de corriente a la salida, debemos colocar una inductancia que soporte hasta 3Amperes al menos. Eso viene dado por el diámetro del alambre utilizado en la construcción del bobinado y, al momento de solicitarla en la tienda, será un valor a mencionar para poder comprar la que nos brindará un funcionamiento efectivo. Un buen margen de seguridad siempre es 3 veces la corriente a trabajar.


    Samples: Muestras gratis para desarrollar tus experiencias.

    Algunos fabricantes proveen muestras gratis del circuito integrado. A estos componentes que son exactamente los mismos que se comercializan en las tiendas, se los denomina samples y puedes solicitarlos directamente desde la Web del fabricante. Estos materiales te llegarán a tu domicilio sin costo alguno. Los samples han sido muy importantes en la investigación y aprendizaje de muchas personas motivo por el cual los fabricantes aprovechan esta metodología de muestras gratis para insertarse en el mercado de consumo masivo, facilitando sin cargo materiales para su estudio y ensayo.

    El desafío
    Como NeoTeo nunca descansa, te invitamos a ti a tratar de hacer funcionar algún elemento que esté preparado para ser alimentado por otras fuentes de energías, con tan sólo tres baterías doble A. Ya que el MC34063A comienza a ser eficazmente operativo a partir de los 4V, creemos que con baterías frescas y una tensión de entrada de 4,5Volts podemos lograr interesantes salidas de tensión y aplicarlas a diversos circuitos y/o equipos.


    Por lógica no vamos a determinar ni imponer ninguna configuración circuital, pero debe cumplir la especificación de ser alimentado con tres baterías doble A. Puede ser un Step-Up para alimentar una EeePC o puede ser un Step-Down para alimentar un MP3 o un MP4, por citar pequeños ejemplos. O la conjunción de varios MC34063A para algún equipo que requiera varias tensiones como es el caso de un DVD Player. Otra aplicación muy interesante sería lograr hacer funcional una CFL (lámpara fluorescente de bajo consumo) a partir de este sistema que, como pueden ver, es inagotable en la cantidad y en la calidad de montajes que se podrían implementar. Cualquier aplicación es válida. El desafío es lograrlo y demostrarlo.

    Para facilitar el diseño recomendamos la lectura profunda de este artículo, la búsqueda en la Web de ejemplos de aplicación y por supuesto, la herramienta que mencionamos en párrafos anteriores. Nosotros te mostramos en el siguiente vídeo a un pequeño (pero efectivo) Scroll Text que funciona habitualmente a 12Volts pasando publicidad comercial, y que hemos seleccionado para ser alimentado por un MC34063A a partir de las tres baterías de 1,5V, tomando el guante del desafío. Una aplicación importante al igual que su consumo y que con un pequeño circuito, se logra hacer brillar en plenitud.

    En el mismo se ven claramente los materiales empleados entre los que se destacan las tres baterías de 1,5volt. Se puede ver el conjunto formado por el toroide y un electrolítico de 1000uF a la salida para minimizar la tensión de ripple final, en la parte derecha del montaje. En la izquierda se encuentra la entrada de la alimentación y al centro del sector utilizado en el protoboard o placa de pruebas, se destacan el diodo Schottky, la bobina (de 100uH) y naturalmente el circuito integrado. Otro de los hechos llamativos del video es la presencia de dos multímetros indicando la tensión de salida uno y la corriente consumida por el Scroll Text el otro instrumento.

    En virtud de tener un consumo que nunca es estable por el encendido variable de la cantidad de LEDs pudo reflejarse la variación de la corriente absorbida y que la misma coincidía con una variación en la tensión de salida. Tal vez la exigencia fue algo extrema en lo que respecta a la potencia absorbida a las baterías, pero bien valió el ejemplo de demostrar cuán útil puede resultarnos un MC34063A y la cantidad de aplicaciones que podemos encontrarle. ¿Y tú? ¿Te animas al desafío? Tal como anuncia el Scroll Text: ¿Hasta donde crees que pueda llevarte la imaginación?

    Fuente: Mario Sacco www.neoteo.com