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Aire acondicionado DC - Confort en el agua, no se requiere generador

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Ben y yo estamos muy contentos de publicar la primera entrada de Phil Gutowski, propietario de BoatRX y colaborador de Sail ~ Ben S.

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Como propietario de una empresa de instalación de sistemas marinos, y como ávido navegante en mi tiempo libre, he aprendido que la nueva tecnología de control climático está cambiando la forma en que navegamos. Combinando los sistemas de aire acondicionado de corriente continua con una avanzada química de baterías, podemos finalmente instalar potentes sistemas de climatización en barcos sin generadores

Es un concepto que puede no parecer tan novedoso a los propietarios de grandes yates de vela y de arrastre. Muchos de ellos ya tienen bancos de baterías y grandes sistemas de inversores dimensionados para operar todas las cargas de 110/220 voltios del barco durante un período de tiempo prolongado. La recarga del banco de baterías se realiza con un alternador de alta potencia ajustado al motor principal. Una extraordinaria cantidad de energía puede ser generada de esta manera. De hecho, el recientemente introducido Sistema Integrel consolida 9kW de generación de energía del motor principal en un paquete automatizado

Estos sistemas son especialmente eficaces para almacenar energía en las baterías de LiFePO4. Como la resistencia interna de estas baterías es tan baja, tienen tasas de aceptación de carga extraordinariamente altas. Esto significa que es posible generar y almacenar energía en sólo una fracción del tiempo que se tarda en consumirla.

¿Pero qué pasa con los pequeños botes con motor fuera de borda que aún desean un montón de refrigeración? Hagamos un poco de matemáticas de la parte de atrás de la servilleta. Si instalara un aire acondicionado tradicional de 16k btu 115v de la marca líder, consumiría unos 1400 vatios de potencia. Ahora vamos a hacerlo funcionar desde un inversor conectado a las baterías de 12 voltios del barco. Asumiendo que no hay pérdida de eficiencia a través del inversor, 1400 vatios es igual a 112 amperios a 12,6 voltios. ¡Eso es mucha corriente!

Supongamos también que los motores (2) están funcionando. El popular Mercury Verado 350 de 6 cilindros tiene un alternador de 70 amperios, y mis pruebas han demostrado que el alternador de Mercury producirá la máxima potencia a unas 1300 rpm. La bomba de dirección de cada uno de esos motores Mercury consume hasta 30 de esos amperios, mientras que los otros sistemas del barco consumen otros 25. Así que, para dos motores revolucionados a 1300 rpm, los amperios consumidos restados de los amperios producidos dejan 55, ni siquiera la mitad de los 112 necesarios. ¿Y qué hay de la esperanza de vida de los alternadores que funcionan a plena potencia la mayor parte del tiempo?

El problema aquí es uno de eficiencia energética. El aire acondicionado en cualquier nave es casi siempre el mayor consumidor de energía eléctrica. Año tras año, los grandes fabricantes hacen pequeñas mejoras en sus equipos, pero la tecnología sigue siendo en gran parte sin cambios desde la década de 1980. Mientras tanto, hemos visto grandes avances en los mercados de aire acondicionado terrestre. Los compresores accionados por inversores, que permiten regular la velocidad de los compresores, han dominado el mercado residencial con la prevalencia de los mini-splits sin conductos.

Estos modernos sistemas regulan el flujo de refrigerante a través de la válvula de expansión para optimizar la cantidad de recalentamiento en el evaporador. A medida que la carga de calor en la habitación cambia, entonces disminuyen la velocidad del compresor para mantener la temperatura establecida y esto proporciona una dramática reducción en el consumo de corriente del motor. Finalmente, si la unidad funciona directamente con la energía de la batería, no hay pérdidas ya que un inversor aumenta el voltaje de la batería de CC a 120/240 CA.

Un par de fabricantes están aplicando esta tecnología de manera muy adecuada. Por ejemplo, Termodinamica de Italia, conocida por sus sistemas de aire acondicionado para superyates, ha hecho una incursión en el mercado de las pequeñas embarcaciones con un aire acondicionado de 16k btu que funciona con 24 voltios DC. Incluso tienen una opción de unidad dividida que permite separar la unidad de tratamiento de aire de la unidad de condensación, lo que significa que los instaladores tienen una mayor flexibilidad a la hora de instalar el sistema en espacios más pequeños.

Teniendo en cuenta que la mayoría de los barcos en los EE.UU. funcionan con un sistema de 12 voltios DC, estos acondicionadores de aire de Termodinamica requieren una instalación algo compleja, incluyendo un banco de baterías de 24 voltios separado, un cargador de 24 voltios en tierra y un convertidor de DC escalonado. Increíblemente, sin embargo, estos sistemas sólo usan 700 vatios de energía para mover 16k btu de calor. Si convertimos esos números en amperios consumidos del sistema de baterías de 12 voltios, obtenemos sólo 58 amperios y eso es aproximadamente un 50% más eficiente que la mayoría de los equipos que usamos hoy en día. Pensé que esas cifras eran bastante increíbles, así que hice mis propias pruebas.

Otro fabricante de aire acondicionado de velocidad variable que merece ser mencionado es Mabru Power Systems. Ofrecen unidades de 5, 7 y 12k btu que funcionan con 12 voltios, y por lo tanto son mucho más fáciles de instalar. Sin necesidad de cambiar el voltaje, una simple extensión del banco de baterías de la casa funciona bien. Y si se prefiere una batería de aire acondicionado dedicada, se puede añadir con un simple relé de carga automática o un cargador de CC a CC. La unidad de 12k btu consume sólo 44 amperios máximo en el modo de enfriamiento. Aún no he hecho una prueba de capacidad de campo de este sistema, pero publicaré un video tan pronto como lo haga. Como prueba de que la idea se está imponiendo, el Grupo Beneteau llegó recientemente a un acuerdo con Mabru para comprar unidades de CC para muchas de sus nuevas lanchas eléctricas que se están construyendo en Francia.

Otro ejemplo de la nueva demanda del mercado de estos sistemas se ve a bordo de los barcos de Axopar. Construidos en Polonia, son fuerabordas de estilo táctico que cuentan con una cabina de piloto y la opción de cabinas de proa y de popa. Nautical Ventures, el mayor importador de Axopar en los EE.UU., trabaja regularmente para satisfacer las necesidades de los clientes que quieren aire acondicionado, a menudo como condición de compra.

Toda esta nueva tecnología es genial, pero falta una pieza del rompecabezas, el diseño y la instalación del sistema eléctrico. Esta parte es crítica, tan crítica de hecho que un importante distribuidor de aire acondicionado de corriente continua recientemente cerró el negocio después de que un gran grupo de clientes se quejara de problemas todos relacionados con una mala instalación. Afortunadamente, si seguimos las normas establecidas por el ABYC y diseñamos un sistema robusto que siga las convenciones que hemos aprendido a través de los años en una amplia variedad de proyectos eléctricos de BoatRx, es probable que tengamos éxito.

La tecnología de aire acondicionado de corriente continua, los alternadores de alto rendimiento y las nuevas químicas de las baterías están cambiando nuestras expectativas sobre cómo generamos y consumimos la energía a bordo. Yo, por mi parte, estoy muy emocionado por el cambio que está ocurriendo y he hecho que los sistemas de aire acondicionado de alta eficiencia sean el centro de nuestro negocio en BoatRx.