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Baterías solares

Baterías solares

Las baterías solares tiene el objetivo de acumular la energía eléctrica generada por las placas solares fotovoltaicas para poderla utilizar durante la noche o en días nublados.

El uso de baterías también permite proveer una intensidad de corriente superior que la que puede ofrecer un panel fotovoltaico en funcionamiento. Este sería el caso si se utilizaran varios aparatos eléctricos en un mismo instante.

Una batería consta de pequeños acumuladores eléctricos de 2V integrados en el mismo elemento. Las baterías suministran corriente continua a 6, 12, 24 o 48V. El acumulador es la celda que almacena energía a través de un proceso electroquímico.

Por ejemplo, cuando hablamos de una batería de 12V, nos referimos a un conjunto en serie de 6 celdas de plomo-ácido de 2 voltios cada una. Las baterías monoblock son baterías compuestas por varias celdas de 2V formando un solo bloque.

Las baterías estacionarias, también conocidas como acumuladores solares, son baterías compuestas por elementos de 2 voltios conectados en serie hasta alcanzar la tensión de trabajo deseada para la instalación solar.

¿Cómo funcionan las baterías solares?

Las baterías tienen la función de aportar energía eléctrica en el sistema en el momento en que los paneles fotovoltaicos no generan la electricidad necesaria. Por ejemplo durante la noche o en momentos de poca luminosidad.

En el momento en que los paneles fotovoltaicos pueden generar más electricidad que la demandada por el sistema eléctrico toda la energía demandada es suministrada por los paneles y la sobrante se utiliza para cargar las baterías.

Las baterías transforma la energía eléctrica que recibe de los módulos fotovoltaicos en energía química. Esta conversión la realiza a partir de la reacción que se produce cuando dos materiales diferentes, como los de las placas positiva y negativa, se sumergen en el electrolito. El electrólito es una solución de ácido sulfúrico y agua.

La electricidad fluye desde la batería en cuanto hay un circuito conectado entre los polos positivo y negativo.

A medida que la batería se va descargando, la composición del plomo de las placas es más parecida. En este momento, disminuye la densidad del ácido y la tensión entre bornes disminuye. 

 La capacidad de someterse a un proceso de carga y descarga constante se conoce como resistencia a los ciclos de una batería.

Clase de baterías solares

Hay dos tipos de baterías según su ciclo:

  • Baterías de ciclo bajo

  • Baterías de ciclo profundo

Baterías de ciclo bajo

Las baterías de ciclo bajo están diseñadas para suplir una cantidad de corriente por un corto período de tiempo y soportar pequeñas sobrecargas sin perder electrolitos, como en el caso de las de automóviles.

Sin embargo, estas baterías no soportan descargas profundas. Si son descargadas repetidamente por debajo del 20%, se acorta su vida útil considerablemente. Por lo tanto estas baterías no son una buena elección para sistemas solares fotovoltaicos.

Baterías de ciclo profundo

Están diseñadas para ser descargadas repetidamente hasta un 80% de su capacidad. Esta característica las convierte en la mejor opción para sistemas de energía solar.

Características a tener en cuenta de una batería solar

Características más importantes a la hora de escoger una batería o un kit solar:

  • Capacidad. La capacidad es la intensidad de corriente en amperios (A) que se puede obtener de una descarga completa del acumulador eléctrico cuando éste tiene un estado de carga total.

  • Eficiencia de carga. La eficiencia de carga es la relación entre la energía utilizada para rellenar el acumulador y la realmente almacenada. Por lo tanto cuanto más cercano al 100% mejor.

  • Autodescarga. La autodescarga es el proceso de un acumulador eléctrico que sin estar en uso tiende a descargarse.

  • Profundidad de descarga. La profundidad de descarga es la cantidad de energía que se obtiene durante una descarga estando en carga total (%).

¿Cuál es la vida útil de una batería solar?

La vida útil de una batería para instalaciones solares suele ser de unos 10 años. Sin embargo,  si se realizan descargas frecuentes de forma profunda (> 50%) su vida útil cae en picado. Por lo tanto, es conveniente instalar la capacidad suficiente para que no se supere el 50% de la descarga.

Otro factor muy importante es la temperatura. Si la temperatura se mantiene entre 20 y 25ºC la vida útil rondará los 10 años. Por contra, si la temperatura se ve alterada en 10ºC, la vida útil puede reducirse hasta la mitad.

Tipo de baterías

Las baterías se clasifican según el tipo de tecnología de fabricación así como de los electrolitos utilizados.

Las baterías más utilizadas en instalaciones solares son las ácido-plomo, por la relación de precio por energía disponible. Su eficiencia está entre un 85-95%, mientras que las Ni-Cad en un 65%.

Seguramente las mejores baterías serían las de litio (móvil). No obstante, la batería de litio no es viable económicamente para esta aplicación.

Baterías de ácido-plomo para aplicaciones solares

Todas las baterías de ácido-plomo fallan prematuramente cuando no son recargadas completamente después de cada ciclo.

Si una batería de ácido-plomo se deja descargada (durante días) en algún momento, provocará una pérdida permanente de su capacidad.

Baterías líquidas - electrolito líquido

Son las más usadas. Hay dos tipos de baterías líquidas:

  1. De forma abierta, con tapas que permiten el cambio del agua.

  2. De forma sellada, que son cerradas pero con válvulas que permiten las salidas de los posibles gases durante cargas excesivas.

Ventajas de las baterías líquidas

  • Las más antiguas

  • Su producción permite precios económicos.

  • Son menos problemáticas a las sobrecargas.

Desventajas

  • Existe el peligro de perder líquido (agresivo).

  • Suelen tener una vida útil corta, entre 400 ciclos de carga y descarga.

  • Temperaturas muy bajas pueden destruirlas rápidamente.

Hay otro tipo de baterías. Donde el electrolito no se encuentra en estado líquido, éste se ha inmovilizado. 

En el caso de las baterías de gel, el electrolito se ha convertido en gel. En el caso de la batería AGM (Absortion Glass Mat) se ha separado mediante una fibra de vidrio, con gran poder de absorción, que actúa como una esponja.

Tanto las baterías de gel como las baterías AGM, son de libre mantenimiento. Nunca les será necesario añadir agua.

Baterías AGM - Absortion Glass Mat

Son las baterías más modernas y el ácido está fijado en fibras de vidrio que lo absorbe.

Casi todas las baterías AGM son de válvula regulada: VRLA (valve regulated lead acid)

Tienen todas las ventajas de las de gel, además de los siguientes:

Ventajas:

  • Buena vida útil.

  • Más resistencia a climas fríos.

  • Su auto descarga es mínima.

  • Baja resistencia interna que permite corrientes altas.

  • De ciclo profundo.

Desventajas:

  • Precio más elevado.

Cada vez más se tiende a las baterías de plomo AGM. Tienen su mejor relación vida / precio. Si manejo es más sencillo.

Para alguien que puede asegurar la atención necesaria, la batería líquida puede ser la mejor opción. Sobre todo teniendo en cuenta el precio.

Resumen

Las baterías solares son almacenes de electricidad. Almacenan la electricidad generada por los paneles solares en momentos de baja demanda y la suministran en momentos de mayor demanda.

Estos elementos son capaces de transformar la energía eléctrica en energía química en el momento de carga. En el moment de descarga transforman, de nuevo, la energía química en electricidad.

Autor:

Fecha publicación: 13 de mayo de 2015
Última revisión: 30 de mayo de 2020