Dimensionamiento de los cables

El cable de conección representa el componente indispensable para el transporte de la energía eléctrica entre los diferentes bloques que integran un sistema fotovoltaico. Resulta inevitable que parte de esta energía se pierda en forma de calor, ya que la resistencia eléctrica de un conductor nunca es nula.

Los cables utilizados en un sistema fotovoltaico están cuidadosamente diseñados. Como el voltaje en un sistema fotovoltaico es voltaje CC bajo, 12 o 24 V, las corrientes que fluirán a través de los cables son mucho más altas que las de los sistemas con voltaje AC de 110 o 220 V.

La cantidad de potencia en Watts producida por la batería o panel fotovoltaico está dada por la siguiente fórmula: P = V x I

V   = tensión en Voltios
I  = corriente en Amperios

Esto significa que para suministrar una potencia a 12 V la corriente será casi 20 veces más alta que en un sistema de 220 V. Esto significa que cables mucho  más gruesos  deben usarse para impedir el recalentamiento o incluso la quema de los cables.
Para darse una idea del tamaño de los cables las siguientes tablas da algunas características de ellos, la corriente máxima que puede fluir sin recalentar el cable y la cantidad de potencia que puede producirse a diferentes voltajes:
A continuación damos una tabla para conductores eléctricos extraído del manual de un fabricante de cables eléctricos, que nos servirá para saber que calibre de conductor necesitamos teniendo como dato la corriente que circulará por el conductor.

Los fabricantes de cables proporcionan tablas que permiten seleccionar el calibre óptimo de acuerdo a la intensidad de corriente (en amperios) que pase por ellos.

Es importante considerar la caída de tensión en el cable proveniente del arreglo de paneles hacia el controlador o del arreglo de baterías hacia  el  controlador.

Otra tabla que nos podría ser útil es la siguiente, donde se considera a la potencia para distintos niveles de tensión.

De esta tabla queda claro que a voltajes bajos sólo bajas demandas de potencia pueden abastecerse o cables muy gruesos deben utilizarse. Para alcanzar una potencia  de 1 kW a 12 V un cable de 25.0 mm2 debe utilizarse para suministrar tanto como 20 kW a 220 V. Esto aumenta el precio del sistema drásticamente debido a que los cables más gruesos son más costosos.

Cuando se  utilizan fusibles,  para  proteger la  unidad  de  control  o dispositivos contra corrientes altas, el tamaño de los fusibles no debería ser mayor a la proporción de corriente máxima del cable. Los fusibles son sólo útiles en el extremo de uso de la batería pues en el lado Fv de la batería la corriente de corto circuito es sólo 10% mayor que la corriente máxima durante brillo solar completo.

Cuando se diseñan sistemas más grandes, uno debe realizar un análisis de costo/performance para elegir el voltaje operativo más adecuado. Más aún sería mejor reunir pequeños grupos de paneles y de ser posible hacer el voltaje de operación más alto que 12 ó 24 V.