Para un sistema pequeño y sencillo, como una furgoneta camper, un barco pequeño o una cabaña con unas pocas luces, una nevera y un portátil, elija 12 V. Con un inversor mayor (aproximadamente 1.500–3.000 W), tendidos de cable largos o más potencia, suele encajar mejor 24 V. Para un almacenamiento que alimente toda una vivienda o una cabaña totalmente aislada de la red, y para inversores de más de unos 3 kW, 48 V es la elección habitual. Son reglas prácticas habituales entre instaladores, no límites estrictos.
La razón es aritmética. Una batería de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) entrega una potencia igual a la tensión por la corriente; a igual potencia, un banco de mayor tensión lleva menos corriente, y es la corriente la que calienta los cables y hace caer la tensión a lo largo del hilo. La contrapartida es que cada componente del lado de continua debe elegirse para la tensión que escoja.
Por qué importa la tensión: potencia, corriente y pérdidas en los cables
La potencia es tensión por corriente: P = V × I, de modo que I = P ÷ V. Duplicar la tensión reduce a la mitad la corriente para la misma carga. La tabla recoge la corriente continua de tres cargas.
| Carga | 12 V | 24 V | 48 V |
|---|---|---|---|
| 1.000 W | 83 A | 42 A | 21 A |
| 2.000 W | 167 A | 83 A | 42 A |
| 3.000 W | 250 A | 125 A | 63 A |
Son valores mínimos: los inversores y convertidores no tienen un rendimiento del 100 %, así que la corriente real de la batería es mayor. Suponiendo, a modo de ilustración, un rendimiento del 90 % (use el valor documentado de su inversor), una carga de CA de 2.000 W necesita unos 2.222 W de la batería, es decir, aproximadamente 185 A a 12 V, 93 A a 24 V y 46 A a 48 V.
El calentamiento de un cable es I² × R, de modo que reducir la corriente a la mitad deja la pérdida en una cuarta parte. Duplicar la tensión del sistema reduce por tanto a una cuarta parte la pérdida en los cables y la caída de tensión respecto a la tensión de alimentación.
Ejemplo práctico
Tome 1.000 W a través de cables con una resistencia de ida y vuelta supuesta de 5 mΩ. A 12 V la corriente es de unos 83 A, los cables pierden unos 35 W y la tensión cae unos 0,42 V (3,5 %). A 24 V son unos 42 A, 8,7 W y 0,21 V (0,9 %). A 48 V, unos 21 A, 2,2 W y 0,10 V (0,2 %). Los 5 mΩ son una ilustración, no una recomendación: dimensione el cable real según la corriente, la longitud del tendido y la caída de tensión que admita.
Tensiones de los packs LiFePO4: 12,8 V, 25,6 V y 51,2 V
Una celda LiFePO4 tiene una tensión nominal de 3,2 V y suele cargarse a unos 3,45–3,65 V. Las celdas en serie suman sus tensiones, por lo que una batería LiFePO4 nominal de 12 V es en realidad de 12,8 V. La columna de plena carga usa 3,65 V por celda.
| Sistema | Celdas en serie | Tensión nominal | Tensión de plena carga |
|---|---|---|---|
| 12 V | 4S | 12,8 V | 14,6 V |
| 24 V | 8S | 25,6 V | 29,2 V |
| 36 V | 12S | 38,4 V | 43,8 V |
| 48 V | 16S | 51,2 V | 58,4 V |
36 V (12S) es una tensión de nicho. Muchos fabricantes especifican una tensión de carga inferior a 3,65 V por celda: siga la hoja de datos de su batería.
La tensión no cambia la energía almacenada: la energía es tensión por capacidad, así que una batería de 12,8 V y 200 Ah y otra de 25,6 V y 100 Ah almacenan ambas 2.560 Wh. Dimensione primero el banco en vatios hora, como en la guía para dimensionar un banco de baterías LiFePO4, y luego elija la tensión.
Qué tensión conviene a cada tamaño de inversor
El inversor suele ser la mayor carga, así que suele decidir la tensión. Reglas prácticas habituales entre instaladores:
- 12 V: inversores de hasta unos 1.000–1.500 W, por ejemplo una furgoneta camper con unos pocos electrodomésticos pequeños.
- 24 V: de unos 1.500–3.000 W, por ejemplo la cocina de un barco o una autocaravana mayor, con la mitad de corriente que a 12 V.
- 48 V: por encima de unos 3 kW, y sistemas para toda una vivienda o una cabaña aislada.
Son convenciones, no límites: existen inversores de 12 V de mayor potencia y pequeños inversores de 48 V. Lo que cuenta es la corriente de la batería a plena carga, incluida la pérdida de rendimiento, y el pico de arranque de motores como los compresores, frente a la corriente máxima de descarga documentada de la batería. Para dimensionar el propio inversor, consulte la guía para dimensionar un inversor de onda senoidal pura.
Lo que ya tiene: alternadores, cargas y convertidores
Los sistemas de arranque de vehículos y barcos son de 12 V (coches, furgonetas, la mayoría de los barcos pequeños) o de 24 V (muchos camiones, autobuses y barcos mayores). Un banco de litio conviene cargarlo desde un alternador mediante un cargador DC-DC, sea cual sea la tensión. Si las tensiones difieren, el cargador debe además elevar o reducir la tensión, así que compruebe sus tensiones de entrada y salida documentadas. Un cargador elevador consume más corriente en su entrada: 30 A en un banco de 24 V son unos 720 W, es decir, unos 60 A desde 12 V antes de pérdidas.
Sus cargas son la otra mitad. La mayoría de los accesorios de furgoneta y barco, como luces, bombas, ventiladores, neveras y routers, están hechos para 12 V, aunque muchos aceptan 12 V y 24 V. En un banco de 24 V o 48 V, el equipo de 12 V necesita un convertidor DC-DC que reduzca la tensión; la guía del convertidor DC-DC explica cómo. Los convertidores tienen sus propias pérdidas: cuanto más equipo de 12 V tenga, más fuerte es el argumento para quedarse en 12 V.
Seguridad a 12 V, 24 V y 48 V
Baja tensión no es poca energía
Un banco LiFePO4 de 48 V nominales se carga a 58,4 V, por debajo del nivel de 60 V en continua que muchas normas consideran el límite superior de la muy baja tensión (la definición exacta depende de la norma y del país). Eso reduce el riesgo de descarga eléctrica, pero no vuelve inofensiva la batería: a 12 V, 24 V o 48 V una batería de litio puede entregar una corriente muy alta en un cortocircuito, suficiente para fundir herramientas y provocar un incendio.
Ponga un fusible directamente en la batería, no puentee nunca el BMS y dimensione el cable según la corriente y la caída de tensión que admita. Fusibles, interruptores automáticos y seccionadores necesitan una tensión asignada en continua igual o superior a la tensión de plena carga del banco; un dispositivo previsto solo para 12 V o para corriente alterna no es adecuado a 48 V. La salida de CA del inversor está a tensión de red sea cual sea la tensión de la batería: recurra a un instalador cualificado para las instalaciones fijas y el cableado de red.
Ampliar el sistema: serie, paralelo y cambiar de tensión más adelante
Dos baterías idénticas de 12,8 V en serie forman un banco de 25,6 V (24 V nominales) con la misma capacidad en amperios hora; cuatro dan 51,2 V (48 V nominales). En paralelo la tensión se mantiene y las capacidades se suman. Hágalo solo si el fabricante indica que la conexión en serie o en paralelo está permitida, y use baterías idénticas con el mismo estado de carga. La guía del cableado en serie y en paralelo muestra los esquemas.
Cambiar de tensión más adelante supone más que recablear: hace falta un inversor nuevo, y cargadores, regulador solar, convertidores DC-DC y fusibles revisados o sustituidos. Si prevé necesitar tarde o temprano un inversor grande, elija ya la tensión para ese inversor.
Lista de comprobación para decidir y baterías para comparar
- Enumere sus cargas en vatios y localice la mayor, normalmente el inversor, incluido su pico de arranque.
- Estime la energía diaria en vatios hora y dimensione primero el banco por energía.
- Calcule la corriente de la batería a plena carga, incluidas las pérdidas del inversor; si supera claramente unos 100–150 A, considere la tensión inmediatamente superior.
- Anote la tensión del alternador de su vehículo y cuántos dispositivos de 12 V tiene, para ver dónde hacen falta un cargador DC-DC y convertidores.
- Mida los tendidos de cable entre batería, fusible e inversor; los tendidos largos favorecen una tensión más alta.
- Confirme que cada componente de continua y cada fusible está documentado para la tensión elegida, incluida su tensión de plena carga.
Baterías LiFePO4 de 12 V, 24 V y 48 V
100 Ah · LiFePO4
Batería LiFePO4 WattCycle 12V 100Ah Mini con Bluetooth
100 Ah · LiFePO4
Batería LiFePO4 LiTime 24V 100Ah Xtra Mini con Bluetooth
Una vez elegida la tensión, abra la página de producto de una tarjeta con esa tensión y compare su tensión nominal, capacidad, corriente continua máxima de descarga y de carga, los detalles del BMS y si se permite la conexión en serie o en paralelo, tal como están documentados.
Preguntas frecuentes
¿Puedo usar cargas de 12 V y de 24 V en el mismo sistema?+
Sí, pero no tomando corriente de una sola batería de una serie. Haga funcionar el banco a una única tensión y redúzcala con un convertidor DC-DC para las cargas de 12 V. Tomar de una sola batería la descarga más rápido que a su pareja y desequilibra el par.
¿Es 24 V más eficiente que 12 V?+
A igual potencia, 24 V lleva la mitad de corriente, así que las pérdidas en cables y conectores bajan a una cuarta parte. Que un inversor o convertidor sea a su vez más eficiente a 24 V depende de su diseño: lea el rendimiento documentado del modelo exacto.
¿Puedo pasar de 12 V a 24 V más adelante?+
Sí. Las baterías previstas para conexión en serie pueden recablearse a 24 V, pero el inversor, los cargadores, el regulador solar, los convertidores DC-DC y los fusibles deben corresponder todos a la nueva tensión. Un inversor de 12 V no debe conectarse a un banco de 24 V.
¿Necesito un inversor especial para 48 V?+
Sí. La entrada de continua de un inversor está diseñada para una tensión de batería (algunos aceptan un rango documentado), así que un sistema de 48 V necesita un inversor de 48 V. Compruebe que su rango de entrada documentado cubre la tensión de plena carga de 58,4 V y que su corte por baja tensión es adecuado para la batería.
¿Por qué usan 12 V las furgonetas camper?+
Porque el vehículo está construido en torno a esa tensión: el alternador, la batería de arranque y la mayoría de los accesorios son de 12 V. Las cargas de una furgoneta son pequeñas y los cables cortos, así que la corriente se mantiene moderada y no hacen falta convertidores reductores. Una tensión más alta compensa cuando se añade un inversor grande.
Las corrientes, pérdidas y energías son ejemplos aritméticos basados en tensiones nominales, un rendimiento del inversor supuesto del 90 % y una resistencia de cable supuesta de 5 mΩ. Los valores de las páginas de producto son declarados por el proveedor y no están probados de forma independiente por PVShop. Siga las especificaciones de los fabricantes de la batería, el inversor y el convertidor; recurra a un instalador cualificado para las instalaciones fijas y el cableado de red.