Lancha
fotovoltaica
HalcónSolar
Raúl Novo
Licienciado
en Geografía.
Guillermo Leyva
Ingeniero
mecánico.
José Carlos Díaz
Licenciado
en Geografía.
Especialistas
del Grupo Eólico
de ECOSOL Solar.
Miembros de CUBASOLAR.
Tel.: (537) 2043117
E-mail: eolicos@solar.copextel.com.cu
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Nuevo
concepto motriz para propiciar una náutica respetuosa con el entorno
y un desarrollo turístico sustentable.
La
División ECOSOL Solar, de COPEXTEL S.A., y los Astilleros Almendares,
pertenecientes a EMPROTUR, aunaron sus esfuerzos en un propósito
común: el diseño y la construcción de una lancha
acorde con las exigencias del turismo ecológico, completamente
silenciosa, que no quema combustible tradicional y por ello no expulsa
residuales al ambiente, lo que la hace respetuosa con el entorno.
La presentación de la lancha fotovoltaica a directivos del turismo
nacional se llevó a cabo en las aguas del embalse Hanabanilla,
el 13 de agosto de 2001, y durante seis meses prestó servicio a
los turistas de la instalación hotelera del lugar en largos trayectos
de contemplación, con resultados técnicos muy favorables
y gran aceptación.
En perspectiva, se crean condiciones para enlazar por vía fluvial
poblados de difícil acceso por caminos, y se estudian diversas
solicitudes para el turismo, ya que por sus características es
apropiada para actividades turísticas y recreativas de alta sensibilidad
ambiental, en las que no es posible usar la motonáutica tradicional.
Descripción
La lancha HalcónSolar ha sido construida a partir del modelo básico
tradicional de lancha Halcón que producen los Astilleros Almendares,
a la cual se le instaló un sistema suministrado por ECOSOL Solar,
consistente de un motor eléctrico de 800 W de potencia (33,6
kg o 74 lb de empuje), energizado por un banco de 4 baterías
de 6 V (CD) y 220 Ah cada una, que se recarga parcialmente
durante la travesía en días soleados mediante un módulo
de 4 paneles fotovoltaicos de 125 Wp (watt pico), lo que permite
aumentar la autonomía de la travesía. Un controlador de
carga regula el régimen de carga que aportan los paneles, y un
cargador a bordo de la lancha, que se conecta a la red local de 110 V
(CA), en tierra, garantiza la recarga profunda de las baterías
cuando atraca.
Los paneles fotovoltaicos pueden también aportar corriente de recarga
cuando la lancha está atracada, complementando el aporte del cargador,
con lo que se reduce el tiempo total de la recarga.
Las baterías cargadas a 100 % dotan al HalcónSolar
de una autonomía de marcha básica a máxima potencia
(máxima velocidad de 4 a 5 nudos) de 3 h, que se extiende
hasta 4 h por el aporte de los paneles fotovoltaicos. La navegación
a velocidades inferiores incrementa proporcionalmente el tiempo de autonomía.
Componentes del sistema de motorización eléctrica: motor
eléctrico de 800 W, 24 V (CD), 4 paneles solares
fotovoltaicos de 125 Wp, controlador de carga de 30 A, cargador
de baterías de 24 V (CD), 30 A y banco de 4 baterías
de 6 V (CD), 220 Ah.
Motor
eléctrico
Se utilizó un motor eléctrico de inmersión con control
fuera de borda, de imanes permanentes de 800 W de potencia media,
24 V (CD) y 33,5 kg (74 lb) de empuje con 5 velocidades:
3 directas y 2 inversas, accionadas por un manubrio giratorio incorporado
al timón.
 
Motor eléctrico de inmersión con control fuera de borda,
y su hélice, utilizado en la lancha HalcónSolar 800.
Su
consumo máximo es de 45 A, el nominal es de 35 A
y en la segunda velocidad directa (75 % de potencia) su consumo
medio es de 27 A. El motor posee indicadores que muestran el estado
de carga instantáneo de las baterías.
Tiene un peso de 13 kg y una sólida construcción,
además de una protección anticorrosiva que le permite operar
en agua de mar, y sus elementos vulnerables a impactos (la hélice
y la vara) son muy flexibles, para amortiguar los efectos de tales impactos.
La vara del motor tiene un largo de 107 cm (42 in) y su
altura se ajusta para situar la hélice a la profundidad deseada.
Igualmente puede seleccionarse el ángulo de la vara con respecto
al espejo de popa, lo que permite colocarlo incluso horizontalmente fuera
del agua cuando la lancha se desplaza sobre fondos bajos.
El tiempo de operación de la lancha depende del estado de carga
inicial de las baterías, en función del tiempo de recarga
suministrado por el cargador, del régimen de carga que aporten
los paneles fotovoltaicos y del régimen de marcha a que sea sometido.
Paneles
fotovoltaicos
Los paneles solares constan de un conjunto de celdas fotovoltaicas constituidas
por láminas de silicio monocristalino, interconectadas eléctricamente
e inmersas en un relleno transparente (plástico inerte), que se
montan de modo conveniente en una estructura soporte.
La corriente y el voltaje entregados por un panel solar varían
con la intensidad de la luz incidente y con la temperatura ambiente.
La potencia máxima de un panel se expresa en watt pico (Wp)
y la energía que entrega en watt hora (Wh), que es el producto
de la potencia máxima por el tiempo efectivo de exposición
a la radiación solar.
El sistema fotovoltaico de la lancha está integrado por 4 paneles
de 125 Wp de potencia nominal y 12 V (CD) cada uno, para
una potencia nominal del sistema de 250 W, configurada su instalación
en serie-paralelo para obtener un voltaje de operación de 24 V
(CD). La vida útil de estos paneles es de 20 años.
 
Para el control del régimen de carga de los paneles solares fotovoltaicos
a las baterías,
se instala un controlador de carga que garantiza esta operación
con eficiencia.
La
generación de este sistema se ha calculado considerando un
tiempo diario de captación de 3 h, asumiéndose como el
tiempo efectivo de exposición para una lancha que navega por canales
con vegetación que proyecta sombras, y dado que el ángulo
de los paneles no es el óptimo para la máxima captación.
Por ello, se estima que el sistema fotovoltaico aportará hasta
20 A en cada hora de navegación, lo que equivale a reponer
57 % del consumo horario del motor, o sea, extiende la autonomía
de la lancha en algo más de
30 min por cada hora de navegación diurna.
Controlador
de carga
Este equipo controla el régimen de carga de los paneles fotovoltaicos
a las baterías, elimina la necesidad de utilización de diodos
internos o externos, garantizando una eficiencia excepcional de recarga
de las baterías de plomo-ácido y optimizando el limitado
tiempo de carga disponible por la radiación solar.
En la parte frontal del equipo aparecen 5 indicadores luminosos que censan
el estado de carga de las baterías y brindan una completa información
sobre el funcionamiento del sistema fotovoltaico.
Durante el proceso diario de carga, este indicador puede normalmente encenderse
y apagarse con frecuencia, de acuerdo con los requerimientos de las baterías,
detectados por el controlador.
El controlador de carga no funcionará si se encuentra incorrectamente
instalado. Se debe seleccionar el calibre de cable adecuado y cumplir
las técnicas de instalación. Si se utilizan calibres de
cables que resulten muy pequeños, podrían introducirse pérdidas
de voltaje que provocarían un mal funcionamiento del controlador
de carga fotovoltaico.
 
Los astilleros cubanos pueden asimilar la construcción de lanchas
fotovoltaicas
con la calidad y la eficiencia que exige la industria turística.
Método
de operación
El controlador de carga despertará en la mañana, cuando
el voltaje de salida de los paneles fotovoltaicos sea igual o mayor que
el voltaje de las baterías (voltaje FV OK). En este momento
el controlador cerrará el interruptor de carga por un período
de 1 s. Durante este tiempo el circuito censor de corriente medirá
la dirección y cantidad de flujo de corriente. Si el flujo de corriente
se encuentra en la dirección correcta (a las baterías) y
excede los 300 mA (corriente FV OK), el interruptor se cerrará
(cargando). Si existe un flujo de corriente insuficiente, el interruptor
de carga se disparará y el equipo esperará cerca de 5 min
para realizar otra verificación.
Este regulador de carga se garantiza por 5 años y su vida útil
puede superar los 15 años si se conserva adecuadamente protegido
del agua, golpes e intemperismo.
Cargador
de baterías a bordo
Se empleó un cargador de baterías con tres salidas independientes
de 12 V (CD) y 10 A por salida, para abastecer 1, 2 ó
3 baterías de 12 V (CD) simultáneamente, y 30 A
de salida máxima total. Su instalación puede configurarse
para cargar bancos de baterías de 12, 24 ó 36 V (CD).
Constituye la principal fuente de recarga del banco de 4 baterías
de 6 V (CD) de la lancha, instaladas en serie para obtener un voltaje
de operación de 24 V (CD).
El cargador está controlado por un microprocesador. El equipo se
encuentra protegido del agua y de la corrosión, así como
contra conexión de polaridad invertida, sobrecargas y cortos circuitos,
y es de fácil montaje a bordo. En HalcónSolar ha sido ubicado
dentro del asiento posterior próximo a la banda de estribor, y
fijado en su interior.
Finalizadas las travesías diarias de la lancha, el cargador se
conecta a la red normal de 110 V (CA) del atracadero para garantizar
la recarga del banco de baterías.
El cargador de baterías tiene en su parte frontal 4 indicadores
lumínicos por cada salida, que se encenderán temporalmente
señalando el estado de carga de las baterías, de acuerdo
con el aporte del sistema de recarga.

Las baterías acumulan la energía eléctrica aportada
por los paneles solares
fotovoltaicos durante la travesía, o por el cargador al conectarse
al Sistema Electroenergético Nacional, o a la red local.
El
tiempo de operación del motor eléctrico dependerá
del nivel de recarga suministrado por el cargador a bordo, de la recarga
de las baterías mediante el sistema fotovoltaico y del nivel de
descarga, en dependencia de la velocidad de marcha del motor durante la
travesía, del peso total sobre la embarcación y de las condiciones
de navegación impuestas por las aguas, que determinan el nivel
de consumo
eléctrico. El cargador indicará automáticamente cuando
las baterías se hayan cargado por completo.
El cargador tiene un selector que permite programar el microprocesador
para una carga óptima de cualquier tipo de baterías, incluyendo
a las de plomo-ácido de ciclo profundo, gel, celdas húmedas
y baterías de alto contenido de calcio. El microprocesador ajusta
de forma automática el funcionamiento del cargador al tipo de batería
en uso, aunque puede seleccionarse también de modo manual.

Detalles de un tabloide editado por EMPROTUR,para promocionar el uso de
una náutica respetuosa con el entorno.
Banco
de baterías
El banco de baterías es el encargado de la acumulación de
la energía eléctrica que se genera por los paneles fotovoltaicos
durante la travesía, así como la suministrada por el cargador
al ser conectado a la red en el atraque. Está conformado por 4
baterías de plomo-ácido de ciclo profundo, de 6 V
(CD) y 220 Ah de capacidad cada una. Su instalación en serie
produce un voltaje de explotación de 24 V (CD) y una capacidad
de descarga total de corriente de 220 Ah.
La vida útil del banco de baterías depende, en gran medida,
del nivel total de descarga y del voltaje final de cierre. Por ello, durante
la explotación de la lancha el banco de baterías no debe
descargarse por debajo de 50 % de su capacidad, lo que equivale
a 110 Ah. Un régimen muy prolongado de marcha a máxima
potencia del motor puede provocar una descarga intensa que deprima excesivamente
el estado de la carga final del banco.
El mantenimiento que debe recibir el banco de baterías consiste
en la revisión semanal del nivel del electrólito en los
vasos de las baterías, la comprobación del apriete de los
conectores y el estado de estos (previniendo la corrosión). El
nivel del electrólito debe restituirse agregando solo agua destilada
hasta cubrir las placas.
Nuevos prototipos
La construcción del prototipo de lancha fotovoltaica ha despertado
gran interés por sus posibilidades de empleo. Por lo general, la
utilización de potentes motores de combustión interna en
actividades relacionadas con el turismo de contemplación, como
la navegación en sitios de bajo calado, canalizos y lagunas interiores,
está limitada por el desplazamiento rápido y ruidoso en
sitios con entornos frágiles, donde estos medios atentan contra
la quietud, afectando la posibilidad de acercarse furtivamente a los sitios
deseados, perturbando las condiciones para variadas actividades.
La lancha fotovoltaica está diseñada para navegar en estos
sitios y su motor puede adaptarse a diferentes profundidades de navegación,
es silenciosa, no produce residuales contaminantes del medio y elimina
el acarreo de combustibles y lubricantes, requiriendo un mínimo
de mantenimiento, lo que la hace altamente compatible con el interés
de desarrollar actividades propias de entornos sensibles, como es el caso
de diversas aficciones ecoturísticas.
Esta
primera realización ha motivado el desarrollo de nuevos prototipos
de lanchas fotovoltaicas.
Con las experiencias adquiridas en la explotación de la lancha
fotovoltaica, y conociendo sus posibilidades, esta fue rediseñada,
por lo que se cambió su motor por uno de mayor potencia,
de 45,9 kg de empuje (101 lb) y 36 V (CD),
sustituyéndose los cuatro paneles de 125 Wp utilizados
inicialmente por seis de 165 Wp (con lo cual se incrementó
la generación eléctrica con paneles fotovoltaicos)
y se aumentaron a seis las baterías del banco, para alcanzar
el voltaje de operación y garantizar la reserva de corriente.
Los
resultados de esta nueva versión fueron muy satisfactorios;
se realizaron pruebas en el poblado de Guamo Embarcadero, Municipio
Cauto Cristo, en la provincia Granma, con trayectorias más
largas a lo largo del río Cauto (hasta de 25 km),
y se comprobó el aumento de su velocidad de desplazamiento
y un mejor rendimiento del motor a menores potencias, con la consiguiente
disminución de su consumo y una mayor autonomía en
comparación con el diseño anterior.
En
un futuro inmediato se prevé el diseño de una lancha
con paneles fotovoltaicos construidos a partir de celdas encapsuladas,
sin la estructura típica de los paneles tradicionales; en
este caso, sin cristal ni estructura de aluminio, con lo cual se
aligerará notablemente el conjunto, aumentará su rendimiento
y explotación y, por consiguiente, sus posilidades de uso.
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