Paneles Solares de Baja Potencia: El Secreto para que tu ESP32 funcione con solo 1W se llama MPPT

Hemos visto muchos proyectos caseros geniales con paneles solares, pero la realidad es que la eficiencia energética es un campo de batalla. Si has intentado alimentar un ESP32 o un Raspberry Pi con un panel solar pequeño de $1 W$ y has fracasado, no estás solo.

Este post complementa nuestro proyecto sobre EnerLogik y explica la dura verdad que aprendimos: la energía de paneles solares de baja potencia exige una inteligencia electrónica muy alta para funcionar correctamente.

Contenidos

1 El Error Absurdo: ¿Por Qué NO Debes Medir tu Panel en Miliamperios?
- 1.1 Aquí tienes la prueba real, realizada por mí
2 La Decepción de la Potencia Nominal (El Factor y )
3 La Carga Crítica: Picos de Consumo y Corriente
4 Cómo Medir la Energía Real y Hallar el MPP con un Multímetro
- 4.1 Paso 1: Hallar el MPP ( e )
- 4.2 Paso 2: Medir la Energía Total Generada ()
5 La Electrónica Invisible: Cargador Solar MPPT (¡El Secreto de la Eficiencia!)
- 5.1 El Concepto de Máxima Potencia (MPP)
- 5.2 La Sinergia: Cargador Solar Especializado
6 El Ejemplo Maestro: Las Luces LED Solares de Exterior (Simplicidad Inteligente)
7 Ejemplo Práctico: Dimensionamiento y la Crueldad del Deep Sleep
- 7.1 Opción A: Proyecto Optimizado (Usando Deep Sleep)
- 7.2 Opción B: Proyecto Sin Optimizar (Sin Deep Sleep)
8 Las Expectativas Reales: Horas de Sol Pico (HSP)
9 Errores Comunes por Ignorancia (Y Por Qué Fallan)
10 Conclusión: Sobredimensionar tu Panel Solar y usar MPTT es la Solución
11 ¿Y Ahora qué?

El Error Absurdo: ¿Por Qué NO Debes Medir tu Panel en Miliamperios?

Vamos a establecer, lo primero, algo muy importante, y es: qué es útil para identificar la energía que un panel solar puede generar y qué no lo es.

Es muy habitual escuchar a la gente decir: «Mi panel saca $500 mA$ «. Esta métrica es completamente insuficiente para evaluar el rendimiento de un panel solar. Decir que un panel «saca» $500 mA$ es como no decir nada.

Corriente de Cortocircuito ( $I_{sc}$ ): El valor que muchos miden con un amperímetro es la corriente de cortocircuito ( $I_{sc}$ ), que es la corriente máxima que el panel puede entregar sin resistencia (con el voltaje en cero). ¡Esto no sirve para cargar nada!
Corriente en el MPP ( $I_{mpp}$ ): Esta es la corriente que se entrega en el punto de máxima potencia.

La única métrica que realmente importa es la Potencia en Vatios ( $W$ ), ya que los vatios combinan tanto la corriente ( $I$ ) como el voltaje ( $V$ ).

$P = V \times I$

Un panel de $1 W$ puede dar $0.2 A$ a $5 V$ o $0.1 A$ a $10 V$ . Ambas combinaciones dan $1 W$ , pero el voltaje de trabajo es completamente diferente. El sistema que uses (cargador, batería) solo funciona si recibe la combinación correcta de $V$ e $I$ .

Aquí tienes la prueba real, realizada por mí

Estoy utilizando un panel solar de 6V y 1W de 110 x 60mm comprado en AliExpress (haz click aquí para verlo).

Mido el voltaje que suministra el panel solar sin carga: $7.1 V$

Mano sujetando un pequeño panel solar rectangular conectado con cables rojo y negro a las puntas de un multímetro digital rojo colocado sobre una superficie blanca, con vegetación de fondo y la pantalla del multímetro mostrando una lectura.

Mido el amperaje que suministra el panel solar en cortocircuito: $0.115 A$

Célula solar rectangular sostenida por una mano con sondas conectadas y un multímetro digital rojo en segundo plano que marca aproximadamente 11,5 V, tomada en un entorno exterior.

Según esto, y aplicando la fórmula de la potencia, que hemos visto antes (P = V x I), este panel puede dar: 0,82W (nada mal, verdad, ni siquiera es un día de verano, es diciembre!!!).

Esa es la teoría. La realidad es que cuando hacemos un curva IV en condiciones, utilizando el EnerLogik:

Ventana modal oscura con la gráfica “Curva I-V del Panel Solar”: línea azul descendente para la corriente (A), línea punteada morada para la potencia (W) con un pico hacia 5–6 V y un marcador rojo MPP en aproximadamente 6,05 V con I≈0,062 A y P≈0,375 W.

La energía máxima que este panel puede generar cuando está trabajando en su mejor punto (el «punto MPP «) es de solo $0.38 W$ , no llega ni a la mitad de lo que habíamos medido antes.

Hay que tener en cuenta además que estas condiciones cambiar rápidamente. Un par de horas más tarde el mismo panel, en el mismo sitio (redirigido de nuevo directamente al sol) genera una energía de solo $0.0196 W$ . ¿El motivo? Se ha nublado y el sol está más bajo…

Además ahora el voltaje de MPP es de $3.96 V$ , cuando antes era de $6.06 V$

Conclusión: Un amperaje alto con un voltaje bajo significa potencia inutilizable. Siempre evalúa el rendimiento de tu panel solar y el consumo de tu circuito en vatios para que la comparación tenga sentido.

La Decepción de la Potencia Nominal (El Factor $P_{max}$ y $1000 W/m^2$ )

Cuando compras un panel de $1 W$ , esa cifra ( $P_{max}$ ) se determina bajo condiciones ideales de laboratorio, conocidas como STC (Standard Test Conditions): $\mathbf{1000 W/m^2}$ de irradiancia, $25^{\circ}C$ de temperatura.

En la práctica, estas condiciones rara vez se cumplen, y este es el mayor engaño en el dimensionamiento solar:

La radiación solar real rara vez, o nunca, alcanza los $\mathbf{1000 W/m^2}$ que se usan para calibrar los paneles.

Ejemplo Real (Madrid, 7 de Diciembre):

La gráfica de la estación meteorológica de mi casa, en Madrid, España, el 7 de Diciembre de 2025 (invierno) muestra que la radiación solar máxima alcanzada fue de $229.1 W/m^2$ a las 14:20h, y solo por un breve instante.

Si tu panel de $1 W$ se basa en $1000 W/m^2$ , en el pico de ese día solo recibiste el $22.91\%$ de la potencia nominal ( $229.1 / 1000$ ).

Es decir, tu panel de $1 W$ solo produjo, como máximo, $\mathbf{0.23 W}$ . Y esto solo fue en un momento del día, el resto produjo mucha menos energía.

Temperatura y Pérdidas: Las altas temperaturas en verano reducen la eficiencia del panel solar por sí mismo.
Nubes y Suciedad: Cualquier sombra parcial o nubosidad reduce drásticamente la producción.

Conclusión: Tu panel de $1 W$ puede que solo entregue $0.5$ a $0.8 W$ en verano, y mucho menos de $0.2 W$ en invierno. ¡Esta diferencia es crítica!

La Carga Crítica: Picos de Consumo y Corriente

Los microcontroladores modernos, especialmente los que utilizan comunicación inalámbrica, son depredadores de energía en ciertos momentos.

El ESP32, por ejemplo, tiene un consumo base bajo, pero cuando activa el Wi-Fi para transmitir datos, el consumo puede dispararse significativamente durante un tiempo.

Si tu panel de $1 W$ a $5 V$ te da, nominalmente, $0.2 A$ a $6 V$ , ¿es esto suficiente para cargar la batería Y alimentar ese pico de $1 A$ o más?

La mayoría de las veces, la respuesta es no. Si la batería no está siendo recargada a un ritmo suficiente por el panel, la energía se agota progresivamente y el sistema colapsa.

Regla de Oro: El panel no alimenta el circuito; el panel carga la batería, y la batería alimenta el circuito. Si el panel es demasiado pequeño, la batería se agotará más rápido de lo que se recarga.

Cómo Medir la Energía Real y Hallar el MPP con un Multímetro

Si no tienes un analizador de curvas I-V costoso, puedes obtener una buena estimación de la potencia real de tu panel y su Punto de Máxima Potencia (MPP) utilizando un multímetro y una resistencia variable (o un banco de resistencias).

Paso 1: Hallar el MPP ( $V_{mpp}$ e $I_{mpp}$ )

El objetivo es encontrar el punto exacto de voltaje y corriente donde la multiplicación de ambos da el valor más alto ( $P_{max}$ ).

Medir Voc: Mide el Voltaje en Circuito Abierto ( $V_{oc}$ ) con el panel desconectado (sin carga, batería ni cargador conectados). Esto establece el voltaje máximo posible.
Añadir Resistencia Variable: Conecta una resistencia de carga variable (o potenciómetro de potencia) a las salidas del panel. Esta resistencia simula la demanda de tu cargador. Asegúrate de que la resistencia tenga la potencia suficiente para disipar el calor.
Mediciones Iterativas: Ajusta la resistencia en pequeños pasos y, en cada paso, mide simultáneamente el Voltaje ( $V$ ) a través de la resistencia y la Corriente ( $I$ ) que fluye a través de ella.
Calcular Potencia: Usa la fórmula $P = V \times I$ para calcular la potencia en vatios en cada punto de medición.
Identificar el MPP: El par ( $V$ , $I$ ) que resulte en la potencia más alta ( $P_{max}$ ) es tu MPP. Este es el voltaje ideal ( $V_{mpp}$ ) que tu cargador debería intentar mantener.

Paso 2: Medir la Energía Total Generada ( $Wh/día$ )

La energía se mide en vatios-hora ( $Wh$ ), que es potencia ( $W$ ) por tiempo ( $h$ ).

Establecer la Carga: Utiliza una resistencia fija que simule la carga de tu circuito, o simplemente conecta tu cargador MPPT. Lo ideal es que la carga mantenga el voltaje cerca del $V_{mpp}$ que hallaste en el Paso 1.
Registro de Potencia: Durante un día soleado, toma lecturas de Voltaje ( $V$ ) y Corriente ( $I$ ) en la salida del panel (o entrada al cargador) a intervalos fijos, por ejemplo, cada hora de 8:00h a 18:00h.
Calcular la Potencia Promedio: Para cada intervalo de una hora, calcula la Potencia ( $P = V \times I$ ).
Suma de Energía: Suma la potencia de todos los intervalos para obtener la Energía Total Diaria ( $Wh/día$ ). Si tomaste lecturas cada hora, la suma de los vatios medidos es directamente la energía total en $Wh$ .

Ejemplo de Suma: Si a las 10:00h obtuviste $0.5 W$ y a las 11:00h obtuviste $0.7 W$ , has acumulado $1.2 Wh$ en ese periodo de dos horas.

Este proceso te dará la energía real que tu panel está entregando en tu ubicación y bajo las condiciones climáticas actuales, lo cual es mucho más útil que el valor nominal de $1 W$ .

Cómo ves ambos son procesos tediosos, que duran bastante tiempo y necesitan muchos pasos manuales en los que hay que ir modificando parámetros y haciendo mediciones y cálculos.

Para hallar el MPP ( $V_{mpp}$ e $I_{mpp}$ ) tendrás que hacer muchas medidas en muy poco espacio de tiempo, y en cada una variar la carga manualmente, o cada punto de tu medida será con una radiación solar diferente (la energía del sol cambia continua y rápidamente)

Para medir la Energía Total Generada ( $Wh/día$ ), no será suficiente con medir cada hora cada hora, la precisión de la medida que obtengas será muy baja. A lo mejor deberías mediar cada 5 minutos y esto es tedioso.

Por eso estas medidas en paneles solares, aunque conceptualmente son muy sencillas, son muy difíciles de de hacer en la práctica sin un instrumento de medida adecuado, que lo automatice.

La Electrónica Invisible: Cargador Solar MPPT (¡El Secreto de la Eficiencia!)

La potencia nominal del panel solar es irrelevante si no tienes la electrónica para extraerla eficientemente. Aquí es donde entra en juego el controlador de carga.

El Concepto de Máxima Potencia (MPP)

Los paneles solares tienen un punto ideal de funcionamiento donde la combinación de voltaje y corriente produce la máxima potencia: el Punto de Máxima Potencia (MPP).

Si el cargador o el circuito exige demasiada corriente al panel, el voltaje de salida colapsa (se aleja del MPP). Cuando el voltaje cae, la potencia entregada cae drásticamente, desperdiciando gran parte de lo que el panel podría haber ofrecido.

La potencia que genera tu panel solar está directamente ligada a la carga que le conectes. Si el circuito conectado consume muy poca corriente (resistencia muy alta), el panel opera a su Voltaje en Circuito Abierto ( $V_{oc}$ ), que es alto, pero la corriente es casi nula, por lo que la potencia es baja. Por el contrario, si el circuito exige demasiada corriente (cortocircuito), obtendrás la máxima corriente ( $I_{sc}$ ), pero el voltaje será cero, y la potencia volverá a ser nula.

Gráfico corriente‑voltaje con eje vertical etiquetado 'Corriente [A]' y eje horizontal 'Voltaje [V]', que muestra una curva I–V oscura casi plana que cae bruscamente a la derecha y una curva P–V roja que asciende hasta un pico señalado por flechas como 'Punto de máxima potencia', con líneas punteadas vertical y horizontal indicando el voltaje y la corriente en ese punto.

Como ves en el siguiente gráfico en el que se han medido todas las combinaciones posibles de voltaje e intensidad del panel, solo hay un punto en el que el panel generaba $0.6475 W$ , y es cuando cargamos el panel con $0.107 A$ y este entrega $6.040 V$ (el cuadrado rojo). El resto de combinaciones de carga generaba mucho menos. La curva morada es la energía máxima que el panel puede generar dependiendo de la carga que tenga.

Entre estos dos extremos existe un único punto ideal donde la curva de potencia (W) alcanza su máximo pico: el MPP. El objetivo del controlador de carga MPPT es precisamente manipular la carga del panel (la impedancia de entrada del cargador) para que el voltaje del panel se mantenga exactamente en ese punto óptimo ( $V_{mpp}$ ), garantizando así que obtengas la máxima energía posible en cualquier condición de luz. Si logras que el panel opere a este voltaje $V_{mpp}$ , la potencia resultante será la mayor que ese panel pueda ofrecer en ese instante.

La Sinergia: Cargador Solar Especializado

No todo cargador vale para cualquier panel solar. Es ABSOLUTAMENTE CRÍTICO usar un cargador solar diseñado específicamente para operar con paneles solares, no un simple cargador USB.

Tipo de Cargador	Diseño Principal	¿Por qué es CRÍTICO con paneles solares?
MPPT (Maximum Power Point Tracking)	Usa algoritmos para buscar el MPP.	Esencial: Maximiza la eficiencia (hasta un $30\%$ más que otros) al asegurarse de que el panel siempre trabaje en su mejor punto de potencia, crucial cuando la luz es escasa y tienes paneles solares de baja potencia.
Chips Lineales (Ej: TP4056)	Diseñados para una entrada de voltaje fijo (típicamente 5V USB).	Inadecuados: No tienen la inteligencia para buscar el MPP, forzando al panel a un voltaje subóptimo y desperdiciando la mayor parte de la potencia que necesitas.

Si ya estás luchando con un panel solar de baja potencia, necesitas un cargador inteligente MPPT (como los basados en chips CN3971 o MCP73871) para asegurar que esa escasa potencia se utilice al máximo.

El Ejemplo Maestro: Las Luces LED Solares de Exterior (Simplicidad Inteligente)

Entonces, si la eficiencia es tan crítica, ¿por qué funcionan tan bien esas luces LED baratas de jardín con paneles solares minúsculos?

La clave es que su diseño no se basa en la potencia bruta, sino en la simplicidad ingeniosa:

Consumo Fijo y Mínimo: No usan Wi-Fi ni picos de consumo. Tienen consumo cero durante el día (mientras cargan) y consumo constante/fijo de apenas unos miliamperios solo durante la noche, lo que simplifica enormemente la gestión energética.
La Carga No Necesita ser Perfecta: Utilizan un circuito de carga lineal muy simple. Como el consumo es tan bajo, aunque el sistema de carga sea ineficiente (no opera en el MPP), el panel genera suficiente energía para compensar esa pérdida durante el día.
El Panel como Sensor: El panel no solo carga, sino que detecta la luz. Cuando el panel deja de producir voltaje al anochecer, se activa el interruptor que enciende el LED.

Lección: La solución básica funciona solo para necesidades básicas y minimalistas. Tu proyecto (con conectividad) simplemente no es una necesidad básica y, por lo tanto, no puede permitirse el lujo de la ineficiencia.

Ejemplo Práctico: Dimensionamiento y la Crueldad del Deep Sleep

Veamos por qué la creencia de que $1 W$ es suficiente para muchos proyectos con ESP32 es engañosa. El consumo manda sobre la generación.

Escenario: Termómetro con ESP32 conectado a una batería cargada por un panel de $1 W$ .

Opción A: Proyecto Optimizado (Usando Deep Sleep)

Comportamiento: El ESP32 se despierta cada 5 minutos, lee un sensor, se conecta a Wi-Fi (gasto alto), envía datos y vuelve a Deep Sleep (gasto mínimo).

Cálculo de Mantenimiento y Autonomía: El consumo diario para mantener el sistema (incluyendo pérdidas y margen) es de aproximadamente $0.4 Wh/día$ (este valor se calcula asumiendo un consumo de $\approx 100 \mu A$ en Deep Sleep y un pico de $\approx 150 mA$ durante 3 segundos por conexión Wi-Fi).
Potencia Mínima del Panel:Usemos las Horas de Sol Pico (HSP) más bajas de invierno (Madrid): $\mathbf{2.5 HSP}$ .
$\text{Potencia\ Mínima} = \frac{0.4\ Wh}{\mathbf{2.5}\ h} = \mathbf{0.16\ W}$
Conclusión: Tu panel de $1 W$ (que produce $2.5 Wh/día$ ) es suficiente e incluso sobredimensionado, siempre y cuando uses Deep Sleep. El problema aquí es la eficiencia de carga (necesitas MPPT).

Opción B: Proyecto Sin Optimizar (Sin Deep Sleep)

Comportamiento: El ESP32 se mantiene constantemente conectado y activo (como si estuvieras haciendo streaming de datos 24/7).

Consumo Diario Requerido: $\approx \mathbf{10.6 Wh/día}$ .
Potencia que produce tu panel de $1 W$ : $\mathbf{2.5 Wh/día}$ (en invierno).
Conclusión: El panel solo genera el $\mathbf{23\%}$ de la energía que el sistema necesita. La batería morirá en un día. ¡No importa lo bueno que sea tu cargador MPPT, la energía simplemente no existe!

La Lección: La diferencia entre $0.4 Wh$ y $10.6 Wh$ es lo que condena tu proyecto. Es $\mathbf{26 \text{ veces}}$ más eficaz optimizar el código (Deep Sleep) que intentar optimizar la generación (MPPT), aunque ambos son necesarios.

Las Expectativas Reales: Horas de Sol Pico (HSP)

Cuando dimensionamos un sistema solar, ignoramos las horas de sol visible y nos centramos en las Horas de Sol Pico (HSP). Una HSP es una hora de sol con una irradiancia ideal ( $1000 W/m^2$ ).

¡Atención, Concepto Clave!

Cuando decimos que «En verano, las HSP pueden ser $\approx 5-6$ horas/día» no significa que el panel esté produciendo su máximo rendimiento de $1 W$ durante esas 5 o 6 horas.

Las HSP son un valor equivalente y promediado. Es decir, la cantidad total de energía que recibes durante las muchas horas de sol (desde el amanecer hasta el atardecer, donde la intensidad varía de $0 W/m^2$ a $1000 W/m^2$ y viceversa), es la misma que si tu panel hubiera estado generando a máxima potencia ( $1 W$ ) durante solo 5 o 6 horas del día.

En verano, las HSP pueden ser $\approx 5-6$ horas/día.
En invierno, las HSP pueden caer a $\approx 2-3$ horas/día.

¡La Potencia Media es Baja! Un panel de $1 W$ solo produce $2$ a $3 Wh$ al día en invierno (basado en $2-3$ HSP). Si tu proyecto es más complejo, esta baja producción es la razón principal de los fallos.

Gráfica con una curva en forma de campana azul que muestra la irradiación a lo largo del día, con un rectángulo amarillo centrado alrededor del mediodía que resalta las horas solares pico y una flecha doble negra indicando su ancho; ejes etiquetados 'Irradiación [W/m²]' (vertical) y 'Hora del día' (horizontal). — Fuente: Wikipedia

Errores Comunes por Ignorancia (Y Por Qué Fallan)

La búsqueda de lo sencillo lleva a fallos estrepitosos en proyectos que usan paneles solares de baja potencia:

Conexión Directa («Panel Pelado»): Intentar conectar un panel directamente a una batería o circuito.
- Fallo: El panel no opera en su MPP, produciendo una fracción ínfima de su capacidad, y la batería se daña por sobrecarga o descarga. Un panel de $\mathbf{6 V}$ conectado a una batería Li-ion de $\mathbf{4.2 V}$ puede sobrecargarla y causar daños graves o incluso un incendio. El cargador no es solo eficiencia, ¡es seguridad!
El Cargador Desalineado (Mismatched): Usar un cargador simple diseñado para USB (5V fijos) con un panel solar de mayor voltaje (9V o 12V).
- Fallo: El panel es forzado a un voltaje que no es su MPP, y la eficiencia se reduce drásticamente, haciendo que el proyecto sea inviable.
Omisión del Diodo de Bloqueo: No usar un diodo (o un cargador que lo integre) para evitar que la energía de la batería se descargue de nuevo en el panel cuando oscurece.
- Fallo: La poca energía que cargaste durante el día se pierde por la noche.

Conclusión: Sobredimensionar tu Panel Solar y usar MPTT es la Solución

La lección final es clara: si usas paneles solares de baja potencia, necesitas alta inteligencia en la electrónica y margen.

Para el $90\%$ de los aficionados, invertir un poco más en un panel solar de mayor potencia es la mejor solución para evitar dolores de cabeza. Pasar de $1 W$ a $5 W$ o $10 W$ no solo proporciona más energía, sino que garantiza:

Estabilidad del sistema (mayor margen en picos de consumo).
Mayor eficiencia de carga (permite que el MPPT trabaje mejor).
Longevidad de la batería (evita descargas profundas en invierno).

No te dejes atrapar por la etiqueta del precio barato. Un panel solar insuficiente, por muy bueno que sea el resto de tu electrónica, te condenará a un proyecto inestable o inoperativo.

Es muy importante, cuando sea posible, diseñar el hardware y el firmware teniendo en cuenta la eficiencia energética, como puedes ver en el siguiente post.

Diseño de un medidor de CO2 de ultra bajo consumo

¿Y Ahora qué?

Hemos establecido una verdad fundamental: el éxito de tus proyectos con paneles solares de baja potencia no reside solo en la generación (MPPT), sino en la optimización del consumo (el hardware y software de tu proyecto). Ya sabes que tu panel de $1 W$ solo produce una fracción de lo nominal, y que es más fácil reducir la demanda que aumentar la oferta.

Pero el trabajo no termina aquí. La clave del éxito a largo plazo es la medición y caracterización exacta de tus componentes.

Próximo Paso: Instrumento de Prueba y Medida Avanzado DIY

Protoboard con varios módulos electrónicos y cables, incluyendo un portapilas con dos baterías cilíndricas resaltadas en rojo, sobre una mesa con un portátil al fondo y texto grande que dice “ENERGÍA SOLAR ¡PARA MICROCONTROLADORES! ¡ENERLOGIK!”

Para dejar de depender de suposiciones y empezar a medir la energía real, pronto publicaré un estupendo proyecto de un instrumento de prueba y medida avanzado DIY, el Enerogik. Este instrumento sirve para caracterizar:

Paneles Solares: Obtener su curva real $I-V$ para encontrar el MPP exacto.
Baterías: Conocer su capacidad y estado.
Cargadores y Alimentadores: Evaluar su eficiencia y rendimiento de una forma fácil, precisa y automática.

El Hardware Crítico: Cargadores Solares Específicos

Finalmente, ya que hemos subrayado que la elección del cargador es ABSOLUTAMENTE CRÍTICA, pronto te proporcionaremos una guía exhaustiva de cargadores solares para paneles pequeños. Analizaremos en detalle:

Placas específicas con chips MPPT como CN3971 y MCP73871.
Análisis de las placas más habituales (incluyendo las que debes evitar).
Consejos para la conexión y configuración de la carga.

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