Introducción.

En el primer capítulo de este libro “on-line” «ELECTRICIDAD A BORDO» comenzamos el diseño de nuestro sistema eléctrico principal de 12 V (DC) estimando el consumo diario total de los equipos que utilizamos a bordo con el barco navegando, y en el segundo capítulo dimensionamos el banco de baterías de servicio necesario para tener un sistema robusto y que funcione con garantías.

A lo largo de este tercer capítulo, vamos a analizar la capacidad de generación de energía que necesitamos y las diferentes opciones de fuentes de energía que tenemos a nuestra disposición para configurar un sistema eléctrico equilibrado.

En los capítulos anteriores vimos que el velero oceánico de 12,5 metros de eslora, que utilizamos como ejemplo, tiene un consumo diario estimado de 280 amperios, y le hemos dimensionado un banco de baterías de servicio de 620 Amp-h (superior al doble del consumo diario).

Concepto de generación de energía en un sistema eléctrico equilibrado.

Un sistema eléctrico tiene que disponer de capacidad para garantizar, con suficiente margen, que va a generar en 24 horas todo el consumo eléctrico diario que hemos estimado de los equipos del barco. No sirve de nada tener un gran banco de baterías si no disponemos de suficiente capacidad de carga. Las baterías acabarían descargándose en exceso con mucha frecuencia, deteriorándose y reduciendo su vida útil.

Tradicionalmente, el principal generador de energía eléctrica bordo ha sido el alternador del motor diesel, más potente que los alternadores de los coches, y con un regulador de carga más eficaz; lo cual me permitía arrancando el motor una o dos veces al día, durante varias horas, recargar las baterías. El generador auxiliar tambien ha sido hasta hace poco un elemento indispensable en veleros oceánicos.

Las capacidades de otras fuentes de energía (por ejemplo: solar, eólica) no entraban en la ecuación, ya que por su limitada eficacia y dependencia de las condiciones meteorológicas no ofrecían garantías. Para la generación de energía a bordo, la consideración más importante para el sistema eléctrico era el dimensionamiento del alternador del motor, y su adecuada regulación.

Sin embargo, el desarrollo de las fuentes de energía denominadas alternativas o renovables, y sus posibilidades de empleo en el entorno marino, ha sido enorme en los últimos años. La energía solar se ha abaratado muchísimo y cada vez tiene una mejor relación eficacia/coste, los generadores eólicos y los hidrogeneradores han duplicado o incluso triplicado su capacidad de generación de energía, siendo cada vez más robustos y silenciosos.

Por ello, aunque el alternador del motor sigue siendo un componente esencial a bordo, el concepto de generación de energía a bordo en un sistema moderno es diferente, se trata de generar energía de forma prácticamente continua, y el alternador no es el equipo principal; voy a explicarlo a continuación con más detalle con un ejemplo.

Si el velero oceánico de nuestro ejemplo tiene un consumo diario de 280 amperios, significa que tiene un consumo medio a la hora de 280 amps / 24 horas = 11,7 amps / hora; redondeando tiene un consumo promedio de unos 12 amps a la hora.

La idea principal de este moderno concepto es que, mediante el uso simultáneo de diversas fuentes de energía renovables (solar, eólica, hidráulica) generamos de forma prácticamente continua al menos esos 12 amps a la hora que consumimos de promedio. De esta forma, las baterías no llegarían a descargarse prácticamente nunca por debajo de un 80% y, en la práctica, gran parte de la energía que estamos generando va directamente a los equipos, sin llegar a pasar por las baterías; y, en definitiva, alargaremos la vida de nuestras baterías, en un sistema equilibrado y eficaz. Además, como ventaja añadida, utilizaremos el motor para cargar baterías con mucha menos frecuencia, con el ahorro de combustible que ello representa.

Mi idea general sobre como organizarme a bordo para producir esta energía continua en un sistema equilibrado puede compararse con la frase “no poner todos los huevos en el mismo cesto”. Es decir, aunque una única fuente fuese capaz de producir toda la energía diaria que necesito, por ejemplo un potente hidrogenerador de 600 W, o un gran número de paneles solares, siempre es más adecuado una combinación de 2 o incluso 3 fuentes de energía renovables (solar, eólica y/o hidráulica) de forma que juntas me garanticen dicha generación de energía, y a la vez me proporcionen redundancia y robustez al sistema en cualquier situación meteorológica.

Aunque dedicaremos posteriormente un capítulo específico a cada unos de estos tipos de energía renovable, vamos a ver de forma general las ventajas e inconvenientes que tiene cada una, para a continuación dar unas recomendaciones sobre posibles capacidades y configuraciones a bordo.

Energía solar.

Bajo mi punto de vista, disponer de paneles solares a bordo es una capacidad fundamental tanto en un velero oceánico o como costero. Tiene inconvenientes, ya que solo van a generar energía de día y su rendimiento es variable según la hora y la presencia o no de nubes o sombra, pero tienen numerosas ventajas.

Por ejemplo, un panel (o conjunto de paneles) de 200 W, que nos proporcione energía durante unas 10 horas de luz, con un rendimiento promedio de solamente el 60 % (en esas 10 horas), nos proporcionará un total de:

(200 W / 12 V) x 10 horas x (60 / 100) = 100 Amp

Es decir, un panel de 200 Watt, en situaciones normales, podría proporcionar aproximadamente el 30 % de la energía diaria que consumimos en la mar.

Por otro lado, aunque una gran cantidad de paneles (entre 600 y 800 W) podrían llegar a proporcionar toda la energía diaria necesaria, NO soy partidario de esta opción por dos motivos: en primer lugar solo produzco energía de día, pudiendo llegar a comprometer los niveles de carga de las batería durante la noche y, en segundo lugar, tantos paneles solares iban a tener un impacto negativo en el diseño o cualidades marineras del barco. Así como 200 o 300 watios de paneles solares son fácilmente integrables a bordo, considero que no es nada sencillo integrar 700 watios.

Como resumen, mi recomendación con respecto a la energía solar es la siguiente:

La energía solar no debe ser el sistema principal de generación de energía, pero si es un componente fundamental para generar parte de ella y para dar robustez a un sistema eléctrico equilibrado.

Para un velero oceánico, recomiendo una capacidad de paneles solares mínima total de 200 W y preferiblemente de 300 W, que proporcionen en la mayoría de las situaciones el 30 % de la energía diaria necesaria a bordo.

Para un velero costero, también recomiendo la instalación de paneles solares, con un mínimo de 100 W y preferiblemente de 200 W.

Otra ventaja adicional es que, cuando estamos atracados en puerto y dejamos el barco por unos días (o semanas), los paneles solares nos mantienen las baterías al 100 % de carga, cuidando y alargando de esta forma la vida de las baterías.

Energía eólica.

Los generadores eólicos dependen de la intensidad del viento, y tradicionalmente sus puntos débiles han sido las largas travesías con vientos moderados por la aleta o por la popa (viento relativo pequeño). así como el molesto ruido que producían.

Sin embargo, los generadores eólicos han aumentado notablemente su eficacia, disminuyendo el viento relativo con el que comienzan a generar energía y son muchos menos ruidosos. Hay modelos que generan hasta 300 Watt (adecuados para veleros costeros) y otros hasta 500 Watt (idóneos para veleros oceánicos).

A continuación se muestra la tablas de 2 generadores eólicos, obtenidas de las correspondientes páginas web del fabricante, y que puedes encontrar en el siguiente enlace: MARLEC

Como promedio, estos generadores, con vientos moderados (promedio de 15 nudos), van a proporcionar a lo largo de 24 horas aproximadamente las siguientes energías:

Rutland 914i: (75 W / 12 V) x 24 horas = 150 Amps.

Rutland 1200: (120 W / 12 V) x 24 horas: 240 Amps.

En condiciones meteorologías de viento moderado (15 nudos), un generador eólico de gama media alta proporciona entre el 60 % y el 90 % del consumo de energía diaria. Con vientos superiores a 20 nudos puede llegar a proporcionar el 100 % de dicha energía diaria.

La combinación de paneles solares (de las capacidades indicadas en párrafos anteriores) junto con modernos generadores eólicos de gama alta, es excelente para generar, en la mayoría de las situaciones, el 100 % de la energía diaria consumida. El uso del motor, para cargar baterías a través de su alternador, va a ser necesario con poca frecuencia.

Como resumen, mi recomendación con respecto a la energía eólica es la siguiente:

La energía eólica es un sistema fundamental de generación de energía a bordo el cual, combinado con paneles solares, garantizarán el 100 % del consumo diario en la mayoría de las condiciones meteorológicas.

Para un velero oceánico, recomiendo un moderno y potente generador eólico de gama alta (400 a 500 Watt), capaz de proporcionar por si solo en la mayoría de las condiciones de viento relativo entre el 70 y el 100 % de la energía diaria necesaria a bordo.

Para un velero costero, también recomiendo un moderno generador eólico de gama media (200 a 300 Watt), capaz de proporcionar en muchas situaciones entre el 50 y el 80 % de la energía diaria.

Energía hidráulica.

Los hidrogeneradores también han evolucionado notablemente, y la capacidad de generación de energía prácticamente se ha triplicado. Un potente hidrogenerador de 600 Watt es capaz de generar el 100 % del consumo diario y, al no depender del viento sino únicamente de la velocidad, tiene todavía más garantía que los eólicos de generar por si solo toda esa energía.

Los hidrogeneradores básicamente pueden ser de dos tipos. En los modelos remolcados como el antiguo AQUAIR 100 o el moderno “Cape Mustang” se larga un cabo de unos 30 metros con una hélice y el conjunto hace girar el generador que se encuentra a bordo. El segundo sistema va firme al espejo del barco y para ponerlo en marcha se arria el conjunto de hidrogenerador, como por ejemplo el moderno modelo Watt@Sea.

En comparación con el generador eólico o los paneles solares, que no requieren ninguna intervención de la tripulación para generar energía, los hidrogeneradores son algo más complejos y tienen un relativo superior riesgo de avería. Además, los hidrogeneradores son proporcionalmente más caros que los eólicos o los paneles solares. Por todo ello, aunque es un sistema muy recomendable para un velero oceánico, no suelen ser prácticos para un velero costero.

Como resumen, mi recomendación con respecto a la energía hidráulica es la siguiente:

La energía hidráulica es un sistema muy capaz de generación de energía a bordo, el cual, puede cubrir por si solo el 100 % de las necesidades de consumo diario cuando el barco está navegando.

Para un velero oceánico, recomiendo disponer de un moderno hidrogenerador para asegurar con total garantía, en combinación con paneles solares y un generador eólico la generación en todas las situaciones del 100 % del consumo energía en cualquier situación.

No recomiendo en ningún caso disponer del hidrogenerador como único sistema de energía renovable en un velero oceánico. El hidrogenerador, combinado con la energía solar y eólica me va a proporcionar en un velero oceánico un sistema eléctrico equilibrado, robusto y con gran redundancia.

Para un velero costero, sin embargo, NO considero necesario disponer de un hidrogenerador. Es suficiente, y más sencillo, la combinación de paneles solares con un generador eólico.

Conclusión:

A modo de resumen o conclusión, en la figura vemos los sistemas de generación de energía con sus capacidades correspondientes que recomiendo para un velero oceánico o costero: