baterias solares

En las instalaciones fotovoltaicas, además de los dispositivos responsables de la generación de electricidad, las baterías solares desempeñan un papel importante, que permiten la recolección y el almacenamiento de energía.

Una batería eléctrica recargable es un tipo de célula galvánica que puede ser reutilizada y cargada con electricidad (la llamada célula secundaria). Los acumuladores se acumulan y luego liberan energía eléctrica como resultado de reacciones químicas reversibles que tienen lugar en electrodos sumergidos en el electrolito.

Se habla de dos ciclos de trabajo realizados en baterías. Una de ellas se está cargando, por lo que la batería actúa como un receptor de energía eléctrica. Dentro de la batería, la energía eléctrica se convierte en energía química. En el segundo ciclo de funcionamiento, se extrae energía eléctrica y la batería es entonces una fuente de electricidad como resultado de la conversión de la energía química en energía eléctrica. El consumo de energía de la batería lleva a una descarga gradual de la misma.

Cuando la batería se está cargando, la corriente fluye en la dirección opuesta a la que se descarga. Durante la carga y la descarga, se producen reacciones químicas reversibles. Cabe destacar los efectos secundarios y las reacciones irreversibles que se producen en la batería. Es como resultado de su ocurrencia que la batería pierde sus parámetros.

Hablando de parámetros de la batería, vale la pena recordar que el parámetro más común tomado para la comparación es la capacidad. Es la capacidad de una batería para almacenar una carga eléctrica, normalmente expresada en amperios hora [Ah], raramente en unidades del sistema SI (la unidad de carga eléctrica es una bala, 1 Ah = 3600 C). Dado que la capacidad de una batería depende de varias condiciones de medición, vale la pena comprobar estas condiciones cuando se compara la capacidad de las baterías de diferentes fabricantes.

Requisitos

Los requisitos para las baterías utilizadas en las instalaciones fotovoltaicas son ligeramente diferentes de los de las baterías utilizadas, por ejemplo, en la industria de la energía o las telecomunicaciones. En el contexto de la naturaleza del funcionamiento de una instalación fotovoltaica, es importante considerar el funcionamiento de la batería en modo amortiguador, con el raro caso de que se deje en un estado totalmente cargado.

El funcionamiento cíclico continuo y un tiempo de descarga de hasta 100 h es importante. Se prestará atención al funcionamiento de la batería en un amplio rango de temperaturas y al intervalo de carga en días. Como resultado, si se utiliza una batería tradicional en una instalación fotovoltaica, ciertamente no alcanzará la vida útil supuesta. Por lo tanto, es importante utilizar baterías dedicadas.

Teniendo en cuenta el diseño de las baterías de plomo-ácido en cuanto a la condición de los electrolitos, se dispone de modelos clásicos, baterías de gel y AGM. Los tipos de placas de batería positivas también son importantes. Las placas de gran superficie (llamadas Plante) sólo están disponibles en las baterías clásicas. Las placas de rejilla se utilizan en baterías clásicas y AGM, y con menos frecuencia en baterías de gel. Las placas blindadas sólo están disponibles en baterías clásicas y de gel.

Acumuladores clásicos

En las baterías clásicas, el electrolito en forma líquida llena la celda. El electrolito es una solución acuosa de ácido sulfúrico. A su vez, los electrodos se basan en plomo y óxido de plomo PbO2 (ánodo). Si se decide utilizar baterías clásicas, vale la pena ocuparse de los equipos adicionales. En primer lugar, incluyen recombinantes de gas externos. Gracias a ellos se reduce la frecuencia de las inspecciones de servicio y los requisitos de ventilación. Los sistemas externos de mezcla de electrolitos, que desempeñan un papel especialmente importante en la carga lenta de las baterías, se utilizan a menudo como accesorios de las baterías convencionales. Para las instalaciones fotovoltaicas, sólo se recomiendan las baterías clásicas con placas positivas blindadas.

Baterías de gel

Un grupo separado son las baterías de gel, donde el electrolito atrapado en la estructura de sílice se convirtió en gel. Las ventajas de este tipo de acumuladores son principalmente la alta eficiencia de carga, los menores requisitos de ventilación y la falta de efecto de estratificación de electrolitos en el proceso de carga lenta.

En las construcciones dedicadas a la energía fotovoltaica, se garantiza un retorno completo del estado de descarga profunda, así como un mayor número de ciclos de carga y descarga profunda mediante la posibilidad de utilizar placas blindadas en los electrodos. Todas estas ventajas hablan a favor del uso de baterías de gel en instalaciones con una red de suministro inestable.

Baterías AGM

En las instalaciones fotovoltaicas, a menudo se utilizan baterías basadas en la tecnología AGM (Absorved Glass Mat). Todo el electrolito se concentra en separadores que son esteras de fibra de vidrio, que se colocan entre las placas de plomo de la batería. Esto elimina la posibilidad de fuga de electrolitos de una batería mecánicamente dañada. El sistema de sellado de la batería fabricado en tecnología AGM proporciona una válvula de presión unidireccional (VRLA), que se abre cuando la presión de los gases acumulados aumenta excesivamente. Cabe destacar que ese fenómeno puede producirse, por ejemplo, cuando se sobrecarga la batería.

Por lo tanto, la tarea de la válvula es descargar el exceso de gas al exterior mientras mantiene una sobrepresión segura dentro de la carcasa. Este diseño asegura el mantenimiento de la alta eficiencia del llamado proceso de recombinación interna, característico de todo el grupo de baterías de VRLA. Es importante que la batería pueda ser montada en cualquier posición. Las ventajas resultantes del uso de baterías fabricadas con tecnología AGM, en relación con las baterías de gel, se mencionan principalmente como un menor costo inicial.

Además, es posible obtener valores de corriente y potencia más altos para tiempos de descarga cortos. La máxima potencia de la batería se debe en gran medida a la baja resistencia interna del diseño y al corto tiempo de reacción entre el peso activo de la placa y el electrolito. Cabe destacar el alto nivel de concentración de energía y la efectiva remoción del calor generado durante el flujo de corriente. Con todas estas ventajas, las baterías AGM ofrecen la vida útil más corta y el menor número de ciclos de carga y descarga. Por esta razón, no se tienen en cuenta al diseñar sistemas de almacenamiento de energía de mayor potencia.

¿Cuáles son las mejores baterías para la energía solar?

Las baterías utilizadas para el almacenamiento de energía en el hogar suelen estar hechas con una de las tres composiciones químicas: ácido de plomo, ión litio y agua salada. En la mayoría de los casos, las baterías de iones de litio son la mejor opción para un sistema de paneles solares, aunque otros tipos de baterías pueden ser más asequibles.

Ácido de plomo

Las baterías de plomo-ácido son una tecnología probada que se ha utilizado en sistemas de energía fuera de la red durante décadas. Si bien tienen una vida relativamente corta y un DoD más bajo que otros tipos de baterías, también son una de las opciones menos costosas que existen actualmente en el mercado en el sector del almacenamiento de energía en el hogar. Para los propietarios de viviendas que quieren salir de la red y necesitan instalar mucho almacenamiento de energía, el ácido de plomo puede ser una buena opción.

Ión de litio

La mayoría de las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía doméstica, como el , utilizan alguna forma de composición química de iones de litio. Las baterías de iones de litio son más ligeras y compactas que las baterías de plomo. También tienen un mayor DoD y una mayor vida útil en comparación con las baterías de ácido de plomo. Sin embargo, las baterías de iones de litio son más caras que las de plomo.

Agua salada

Un recién llegado a la industria de almacenamiento de energía doméstica es la batería de agua salada. A diferencia de otras opciones de almacenamiento de energía doméstica, las baterías de agua salada no contienen metales pesados, sino que dependen de electrolitos de agua salada. Mientras que las baterías que utilizan metales pesados, como las baterías de ácido de plomo y de iones de litio, deben ser eliminadas con procesos especiales, una batería de agua salada puede ser fácilmente reciclada. Sin embargo, como se trata de una nueva tecnología, las baterías de agua salada están relativamente poco probadas, y la única empresa que fabrica baterías solares para uso doméstico (Aquion) se declaró en quiebra en 2017.

Instalación y funcionamiento de las baterías

No hay duda de que no sólo la durabilidad sino también la seguridad del funcionamiento de la batería depende de una instalación y un mantenimiento adecuados. Antes de poner en marcha la batería, se debe comprobar que todas las células estén conformes con el número de fábrica, los posibles daños mecánicos, las conexiones correctas y la polaridad correcta. Es importante apretar correctamente los tornillos responsables de las conexiones intercelulares con una llave dinamométrica.

Las baterías deben conectarse a una instalación de CC después de que el dispositivo de carga se haya apagado. Es importante comprobar la correcta conexión del polo de la batería al terminal apropiado del regulador de carga. La revisión periódica de las baterías juega un papel importante. Por lo tanto, se recomienda medir y analizar el voltaje de la batería, la batería de varias celdas seleccionadas, la temperatura de la sala de baterías y la temperatura de la superficie externa de varias celdas seleccionadas al menos una vez cada 6 meses.

Si el voltaje de las células individuales difiere del valor medio del voltaje de carga de mantenimiento en +0,2 V o en -0,1 V, llame al servicio. Una vez al año, se registran los voltajes y la temperatura de la superficie de todas las celdas de la batería. Además, las conexiones de los tornillos se revisan una vez al año para comprobar su conexión y condición de apretado, teniendo en cuenta el par adecuado. También vale la pena tener cuidado de comprobar la ventilación de la habitación y de limpiar la batería – necesariamente con un paño húmedo.