menos necesario disponer de un parque de plomo de unos 400 ó 500 Ah, que ya muchos armadores habrán comprobado que son insuficientes, si tenemos durante el verano la nevera en marcha todo el tiempo. A las 7 de la mañana, las baterías han bajado a 11,5 voltios por el consumo de nevera (quizá también un congelador), sumado a luces de toda la tarde y noche anterior.

El peso no es asunto menor, aunque poco se suela hablar de ello. El parque del ejemplo dado con 4 baterías de plomo de 120 Ah es de unos 140 kilos. Al pasar a litio se reducirá a una tercera parte, en torno a los 47 kilos. En el caso de los catamaranes en los que cada kilo cuenta para que el barco navegue bien esto es asunto importante. Un barco de mayor eslora puede llevar 8 ó 10 baterías, y en uno de gran eslora, tranquilamente entre baterías de arranque de motores y generadores, y baterías de servicio, del orden de 30 baterías de plomo de 120 Ah, lo que significa reducir de una tonelada de ácido plomo a sólo 360 kilos de baterías de litio.

En este ejemplo con el que trabajamos (4 baterías de 120 Ah), la sustitución del parque a litio, con una misma capacidad, significa en la práctica DOBLAR la capacidad útil del parque de baterías, pues en ácido plomo, como utilicemos más allá el 50%, estaremos destruyendo el parque de servicio de plomo a marcha forzadas. Pasar a por ejemplo 500 Ah de Litio, significa resolver de un plumazo todos los problemas de consumos.

No debemos cambiar a litio tal cual, pues el alternador del motor iría con la “lengua fuera” (al tener las baterías de litio una impedancia muy baja) y posiblemente lo quemáramos y para ello vamos a montar un cargador de corriente continua a corriente continua (DC-DC) de modo que el nuevo parque NO se alimente del alternador y SI de este “puente” de corriente. También debemos tener en cuenta el cargador que ya no valdrá para cargar las baterías LiFePO4.

La solución para no liarnos con muchos cambios, consiste como ya indiucamos, en montar una “capa” de energía por encima del ácido plomo, es decir, conservando el montaje de plomo para el arranque del motor del barco  con nuestro cargador de baterías actual y montar el resto en Litio con un nuevo cargador.

Una nueva capa de energía

La idea consiste pues, en cargar la batería de ácido plomo de arranque de motor, con el alternador del motor (y hacer lo mismo si tenemos un generador conservando el arranque en plomo), y conservar el cargador actual para que alimente también el plomo de arranque. Es decir, dejamos la batería de arranque en plomo, SIN modificar ni cargador de baterías del barco ni el alternador del motor.

Montamos el nuevo parque de baterías de Litio, y además montamos un cargador DC-DC que coge energía de la batería de arranque, es decir del alternador del motor, para pasarla al nuevo parque de servicios en LiFePO4. Naturalmente debemos contar con un cargador adicional para el parque de baterías de litio acorde con los parámetros de estas baterías. Podemos aprovechar, y en vez de montar un cargador de litio, adquirir un cargador inversor (como por ejemplo el Multiplus de Victron) que nos permitirá mantener el litio en carga y además contar con un Inversor para tener 220 Voltios en el barco en todo momento. Una idea excelente.

El “puente” DC-DC, puede ser por ejemplo un Victron Orion XS50, que aísla las dos capas de energía que quedan conectadas mediante este "puente" de carga. (El Orion XS50 de 50 Amperios es mucho mejor que su predecesor Orion Tr de 30 Amperios. Tiene un rendimiento mucho más alto, del 98,5%, y por este motivo, aunque permita 50 A de carga, su tamaño es menor y no necesita la masiva ventilación del anterior modelo). El Orion XS50 funciona tanto en parques de baterías de 12 como de 24 voltios, y así por ejemplo, el Orion XS50 en un parque de 24 voltios soporta una potencia de carga de 1.200 watios (la mitad en 12 voltios).

Las posibilidades son infinitas y por poner solo un ejemplo, podríamos montar dos Orion en paralelo, uno siempre conectado y haciendo que el segundo SOLO funcione, si al medir la temperatura del alternador del motor, comprobamos que esta se encuentra por debajo de por ejemplo 75 grados. Para ello bastaría montar una sonda de temperatura digital con relay que active este segundo Orion. Fácil y práctico. (Ver artículo Fondear "Termómetro digital").

Dimensionar el cargador "DC-DC"

Debemos utilizar un DC-DC con una potencia de un 50% de la potencia máxima que sea capaz de entregar el alternador del motor. Si nuestro alternador es de 100 amperios, podemos montar un DC-DC de 50 amperios. De esta manera el alternador queda protegido a dar como máximo esa potencia, evitando su destrucción por sobrecalentamiento.

Si necesitamos cargar el parque de LiFePo2 a mayor velocidad, como ya hemos indicado, podemos montar dos DC-DC en paralelo o modificar el alternador mediante el montaje de un regulador externo para controlar su potencia en caso de sobre esfuerzo (por ejemplo, los equipos de Arco Zeus, Bamar MC-618, Wakespeed WS-500).

Si necesitamos más potencia y rapidez de carga, (como ya también hemos comentado), existe la posibilidad de montar uno o varios "puentes" de corriente (DC-DC), conectados en paralelo y mandados por sensores que indiquen cómo va el alternador de cargado, simplemente midiendo la temperatura de su cuerpo del altenador mediante una sonda NTC.

Controlar los consumos

Tener el parque del baterías de servicio del barco en Litio, por grande que sea la capacidad del parque, no significa que podamos consumir sin medida, a no ser que repongamos la energía consumida.

Estando en puerto conectados a pantalán nunca hay problemas, pues los aparatos de gran consumo van directamente a 220 voltios (o deberían, y de esto ya hablaremos en otros artículos), y los consumos de los equipos de 12 ó 24 voltios son repuestos de forma efectiva, mediante el cargador de baterías de litio que hayamos montado.

Pero cuando estamos fondeados o navegando a vela sin apoyo del motor, los consumos del parque de litio deben ser repuestos. A motor no importa (salvo que los consumos sean muy elevados), pues el alternador del motor está metiendo amperios en la batería de arranque, que a través del “puente” DC-DC alimentan y cargan el parque de litio.

Pero si vamos a vela o consumimos en el fondeo a motor parado, debemos prever la aportación de energía al sistema. El cargador Orion de Victron está diseñado de tal forma que NO extrae amperios de la batería de arranque de plomo hasta que el alternador esté suministrando corriente, además de poderse programar para que corte la transferencia de amperios cuando la tensión de entrada esté por debajo de un valor programado, protegiendo así al plomo de descargas profundas. Pero lo mejor es montar una segunda fuente de carga para el parque de litio a partir de unos bien dimensionados paneles solares.

Litio y paneles solares

Es lo mejor que puede hacer en su barco. Generar amperios con paneles solares es tan interesante y cómodo, que todos los barcos de serie deberían llevar este tipo de instalaciones, de hecho, ya casi ocurre con los catamaranes al tener una buena extensión en el techo del roof.

La idea es dimensionar un potente, y cuánto mayor mejor, parque de paneles solares para suministrar energía eléctrica al barco sin necesidad de alimentación de pantalán. ¿Cuántos paneles? ¿De qué potencia? ¿Qué Tamaño? ¿Cuál Tecnología? ¿Cómo interconectarlos?, ¿Qué regulador solar utilizar? ¿Cómo evitar sombras? ¿Cómo evaluar las perdidas por sombras?

Asuntos muy importantes y extensos que ya hemos cubierto, al menos en parte en otros artículos, y de los que seguiremos hablando. Baste por ahora explicar que en asunto de reguladores solares no vale la pena escatimar calidad, especialmente si conexionamos paneles solares en serie para sumar voltios y aprovechar la radiación desde poco después del amanecer hasta casi la puesta de sol.

En cuanto a las demás cuestiones insistiremos de forma detallada en un próximo artículo en Fondear. Mientras tanto vamos a explicar algunos ejemplos de esquemas de instalaciones de litio con sus detalles e indicaciones:

Un esquema muy sencillo

Estudie el siguiente esquema propuesto: El corte de baterías en el centro del esquema es de doble circuito, y si no encontramos este elemento, podemos montar dos interruptores de corte independientes que abran o cierren los circuitos marcados como (1) y (2). La corriente que entrega el generador del motor pasa por el corte y carga la batería de plomo que también es cargada por un pequeño cargador Victron de poca potencia. Desde el positivo de la batería de plomo de arranque, sale un cable que a través de un fusible, que da corriente del Orion XS. Negativo común claro…

Y la salida del Orion entrega corriente a una barra de positivos a la cual está conectada la (o las) baterías de Litio (En este esquema una Epoch de 12 voltios y 460 Ah). En este esquema tenemos un Orion de 12 a 12 voltios por lo que el parque de litio que hemos instalado en el barco es de 12 voltios. La corriente del parque alimenta los diferentes consumos del barco a través del panel de interruptores de puesta en marcha de los distintos servicios.

Un montaje más avanzado…

El siguiente esquema se trata de una instalación para un barco con unas instalaciones de energía más avanzadas y con una doble batería de LiFePO4 de 2x12 Kwh. El esquema muestra una instalación, con alternador de motor de propulsión de 12 voltios en un barco que tiene algunos consumos a 12 voltios y la gran mayoría de consumos a 24 voltios, obtenidos a partir del parque LiFePO4 de 24 voltios, (en el esquema no se representan los BMS para simplificar el esquema, ni las conexiones al alternador y motor de arranque).

La salida del alternador del motor (abajo a la derecha), protegida con un interruptor de corte, va a parar a una barra de positivos de 12 voltios conectada a dos baterías de 12 voltios a través de un conector de tipo 1) o 2) o bien 1+2. Estas son las baterías de arranque que también dan servicios de 12 voltios a una bomba de sentina a través de un magneto-térmico de protección y su interruptor (el circuito del flotador no está representado por simplificación), y a otros consumos de 12 voltios (electrónica) a partir del panel de circuitos (pasando por una caja de fusibles de 12 voltios). También existen otras bombas de sentina a 24 voltios (no representadas pues ya penden del panel de servicios de 24 voltios), y de esta manera aseguramos vaciado de sentinas tanto por las baterías de 12 voltios, como por el parque de servicios principal.

Existen varios puntos muy interesantes en esta instalación. La primera es que, y como yo lo hemos hablado, desde esta barra de 12 voltios se alimentan a través de una caja de fusibles, dos "puentes" de energía formados por dos Orion, que bombean energía hacia las baterías de Litio de alta capacidad de almacenamiento de energía (24 Kwh) y alta capacidad de entrega de corriente de pico. Uno de estos 2 Orion podrían estar controlados por un relay mandado por un sensor de temperatura del alternador, como ya también hemos comentado más arriba.  Desde el "Bus-Bar" de 24 voltios, salen los consumos a molinete de ancla y hélice de proa, naturalmente de 24 voltios, a través de sus protecciones y fusibles.

En otros esquemas con menor capacidad de energía en el parque de servicios LiFePO4, debemos prestar atención a la capacidad máxima de entrega de potencia del parque, para que pueda dar servicio a los motores más potentes (hélice, molinete, winches). Algunas instalaciones (creemos que mal diseñadas) incluyen baterías extras de plomo capaces de entregar cientos de amperios en el arranque de estos dispositivos, alimentadas a su vez por otro "puente" Orion. Creemos que es mejor solución reforzar la capacidad de entrega del parque LiFePO4, para que este pueda alimentar directamente a los servicios de mayor consumo como son hélice de proa y molinete.

En este barco, la carga solar está formada por varios paneles en serie, protegidos por un corte de energía, que introducen energía al bus bar de 24 voltios, a través de un regulador solar MMTP de Victron. Esta será la fuente de energía principal cuando estemos fondeados o naveguemos a vela, y por ello la cantidad de paneles debe ser dimensionada acorde con los consumos medios reales del barco.

Pero en la parte superior del esquema vemos otro nuevo elemento significativo formado por el Victron Multiplus con dos funciones muy importantes. La primera de ellas es actuar como cargador de 24 voltios al parque de litio, cuando estamos en el amarre conectados a los 220 voltios del pantalán. La segunda función es el inversor del Multiplus que toma energía del parque de Litio para entregar hasta 3 kilowatios de potencia en 220 voltios alterna para todo el barco (la parte de distribución de corriente alterna con sus protecciones no ha sido representada en el esquema por simplicidad). Ello permitiría dar alimentación a equipos de aire acondicionado de alto rendimiento con bomba inverter o incluso a una desaladora de agua.

Por último vemos que se ha incluido un medidor de consumos con pantalla digital Cerbo de Victron, para conocer en todo momento la energía que entra y sale en las baterías del sistema. Para ello en el esquema vemos varios Shunts (conectados como debe ser por negativo) que miden la energía que entra o sale de las baterías de arranque, el balance de energía neta el en LiFePO4, y la transferencia de energía, entre las dos capas de 12 y 24 voltios. El esquema se podría mejorar o completar aún más, con un generador que alimente al circuito de 220 voltios del multiplus.