Viabilidad de cambiar nuestro voltaje de 120V/220V AC a 12 voltios DC

La histeria sobre la batería doméstica Powerwall de Tesla ha revitalizado la discusión acerca de las casas de bajo voltaje con alimentación de DC y el potencial de desechar las infraestructuras tradicionales de 240 / 120V CA.

Digo revitalizado porque es un tema que ha sido debatido, e incluso tratado, desde principios de los años ochenta.

Por muchas razones, no puede simplemente desecharse nuestro cableado de casas de 120V AC comenzando con el próximo desarrollo de viviendas de nuevas construcciones.

Lo creas o no, esto mismo se ha intentado antes en grande, y casi lo han logrado. Aquellos de ustedes mayores de 40 años podrían recordar el proyecto de la casa inteligente Smart House Project .

El Smart House Project se inició a principios de la década de 1980 por el Centro Nacional de Investigación de la Asociación Nacional de Constructores de Viviendas (NAHB, por sus siglas en inglés) con la colaboración de una colección de importantes socios de electrodomésticos y equipos eléctricos.

El proyecto propuso reemplazar completamente la infraestructura eléctrica del hogar actual con un solo cable tipo cinta multiconductor que incluía cables de alimentación eléctrica, cables de comunicaciones para teléfono y video, y otros conductores que conectan aparatos y lámparas con dispositivos electrónicos que controlan el suministro y transformacion de potencia.

El sistema tenía una «computadora» central y un equipo de distribución de energía en un bastidor que proporcionaba energía solo a los puntos que tenían dispositivos conectados y encendidos.

Un dispositivo eléctrico podría «solicitar» CA o CC, alta o baja tensión, hasta 6V. Se requería TODO todo nuevo. El costo estaba en algún lugar en la categoría de negación.

La parte más sorprendente es que casi lo lograron. El proyecto fue lo suficientemente real como para convencer a Amp Inc. de que enrolle el cable plano especial con respaldo de lámina, con herramientas de terminación, dispositivos de amarre, conectores, etc.

Incluso convencieron a Whirlpool y a otros fabricantes importantes de electrodomésticos para que construyeran la electrónica en productos prototipo. Hay que recordar que esto ocurrió cuando un microprocesador era una innovación nueva y la automatización del hogar estaba en su infancia.

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Obviamente, no tuvo éxito, principalmente porque la tecnología no estaba realmente lista para el horario de máxima audiencia y era un trago demasiado grande para la mayoría de los constructores y propietarios de viviendas. Una vez que se instalo (y lo hizo funcionar), no volvió.

Pero a pesar de ser demasiado temprano, hay algunas lecciones menos obvias del proyecto.

Con el respaldo adecuado, en realidad podría hacerse. Al menos algunos fabricantes estaban bastante dispuestos, realmente entusiasmados, a apoyarlo y hacer cosas para implementarlo.

¿Por qué la arquitectura de bajo voltaje tiene sentido?

Tengo un dicho en mi negocio, “Sólo porque usted puede hacer algo, no significa que usted debe hacer eso.”

Esto me mantiene fuera de muchos problemas en la automatización del hogar. Cualquier cambio importante, como una infraestructura de bajo voltaje, requiere una buena razón antes de ir a toda esa molestia.

Algunas razones obvias para implementar una infraestructura de bajo voltaje es:

  • Se deshace de todos los transformadores.
  • Elimina los peligros de electrocusion y las restricciones de código onerosas.
  • Podría combinarse fácilmente con la red de datos, por lo que un conjunto de cables proporciona datos y energía donde los necesito.
  • Ciertamente podría ahorrar dinero tanto en instalación como en operación.
  • Aprovecha el interés del público en la generación de energía doméstica y el almacenamiento.

Supongamos por el momento que esto es suficiente para avanzar. Estoy seguro de que hay otras ventajas que no he pensado. La única pregunta entonces es: ¿Cuál es la mejor forma de implementar el sistema?

Los electrodomésticos disponibles en los Estados Unidos en el futuro (por ejemplo, 5 años) serán tan eficientes e innovadores como los electrodomésticos que ahora puedo comprar (y los tengo) en Europa.

(Tengo uno, sí, un interruptor de circuito principal de 25 amperios para mi casa, pero puedo hacer funcionar la estufa, el horno, la lavadora de ropa, el microondas, las luces y todos los componentes electrónicos, al mismo tiempo ).

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Esto significa que un futuro sistema de distribución de energía (alto o bajo voltaje) solo necesita suministrar una fracción de la energía que los aparatos necesitan actualmente.

Los fabricantes de equipos electrónicos pueden adaptarse fácilmente a lo que sea de la casa de bajo voltaje. Dada la rapidez con la que cambian los enchufes, cargadores, adaptadores, esto es pan comido.

Sobre la base de estas suposiciones, una casa de bajo voltaje es factible, alimentada directamente por baterías que se cargan desde paneles solares (Tesla Powerwall) o desde la red eléctrica tradicional mientras se espera la acumulación de paneles solares.

Este modelo es el complemento perfecto para la dirección en la que va la generación de energía en el mundo y acelerará el desarrollo de dispositivos más eficientes energéticamente, un uso más eficiente de la electricidad en el hogar y más innovación alrededor de la plataforma.

Cómo se ve una casa con corriente continua:

La infraestructura puede evolucionar en tres fases. Cada fase es fácilmente actualizable. Déjame saltar al resultado final primero para mostrar cómo podría funcionar esto.

La figura 1 muestra la infraestructura de una casa de baja tensión completamente funcional. Estoy usando el Powerwall como un posible ejemplo de almacenamiento de bajo costo, pero hay otros como el Energy Hub de Rosewater Energy .

Figura 1

La energía de cualquiera de los paneles solares o de la red, si es necesario, se almacena en el Powerwall (PW) o dispositivo equivalente. Luego se suministra CC desde el PW a un centro de carga de bajo voltaje. Este dispositivo proporciona la misma función que un centro de carga normal de 240V. Cambia el voltaje del dispositivo de almacenamiento al voltaje para los circuitos de iluminación (12V) y las salidas (48V). Tiene «interruptores» de estado sólido de baja tensión y alta corriente.

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El cableado a tierra ya no es necesario. Los circuitos derivados están cableados exactamente como están ahora, incluso utilizando el mismo cable si se desea (menos el cable de tierra, ahora obsoleto).

Habrá varios tipos de salidas. Una toma de corriente típica, ahora libre de requisitos de código destinados a evitar descargas eléctricas, contiene una toma de alimentación de CC (quizás en una forma de USB), una toma de datos, una toma de televisión por cable, etc. Los circuitos de iluminación funcionan exactamente igual, excepto que las lámparas LED, ahora libres del circuito de conversión de CA a CC (Transformadores), son más baratas y consumen menos energía.

Como la mayoría de las cosas que se conectan a baja tensión son electrónicas y probablemente tienen capacidad de red, la toma de baja tensión también debe conectar el dispositivo a la red doméstica.

La necesidad de dos voltajes de salida diferentes se basa en los diferentes requisitos para la iluminación LED y otros dispositivos LV. 12V es un estándar de iluminación LED muy común, especialmente para luces de tira.

La potencia requerida es baja, por lo que el cable 14 AWG podría cumplir fácilmente los requisitos del circuito de iluminación de 120 vatios. 48V es un buen compromiso de voltaje vs. corriente. Es el estándar utilizado para dispositivos PoE de potencia, como cámaras, WAP, etc., pero los circuitos PoE están limitados a 15 vatios por dispositivo debido al cable CAT5 de calibre muy pequeño. Se puede regular fácilmente hacia abajo para voltajes objetivo de 24V, 12V, incluso 5V.

No creo que sea necesario hacer el cableado de la casa a excepción de las salidas de la cocina / lavandería. Si el LV está cableado con cobre estándar de 14 AWG, una derivación de 48V de 100 pies tendría una caída de voltaje de 1 voltio a 100 vatios y 5 voltios a 500 vatios. Muy aceptable

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