¿Qué es una batería solar?
Es un dispositivo electroquímico capaz de convertir la energía química almacenada en corriente eléctrica. Las baterías solares son las encargadas del almacenamiento de energía del Sistema Fotovoltaico. Ofrecen energía disponible aún durante intermitencias del recurso solar. Una vez cargadas durante el día, son capaces de cubrir la demanda eléctrica de noche.
Batería arranque (Auto) Vs Batería Solar (Ciclo Profundo)
Existen dos clases de baterías. Baterías de arranque y, de Ciclo Profundo. Las de Ciclo Profundo ofrecen descargas profundas y prolongadas. Conocidas también como baterías solares. Además, permite cargas y descargas durante varios ciclos. La Batería de arranque solo se descargan momentáneamente. No obstante, ofrecen gran cantidad de corriente. Esto de manera espontanea. Las baterías solares se caracterizan por tener placas y separadores de mayor grosor. En SFV autónomos, incluir baterías de auto, les afecta negativamente. Es por esta razón que, las baterías de auto, no son recomendables para SFV autónomos.
Conceptos Importantes
Para entender mejor las baterías para aplicación solar, es importante definir los siguientes conceptos. Serán de utilidad para entender su clasificación y, escoger el que mejor se adapte al proyecto.
Voltaje y Capacidad Ah
Voltaje: La tensión o diferencia de potencial, es la diferencia de energía por unidad de carga que proporciona un acumulador. Se mide entre las 2 terminales de la batería, en Voltios(V).
Capacidad Ah: Es la cantidad total de corriente que es capaz de suministrar el sistema de baterías en un determinado tiempo y, con una tensión determinada cuando esta cargada al 100%. Se mide en Amperio-hora(Ah).
Profundidad de descarga (DOD) y Estado de Carga (SOC)
DOD: La profundidad de descarga [Depth of Dsicharge], se refiere a la cantidad de la capacidad de batería que se ha utilizado.
SOC: El estado de carga [State of Charge], se define como la cantidad de energía aun disponible en la batería.
- Vida útil (Ciclos de vida): La vida útil de una batería solar se puede representar por el número de ciclos de carga y descarga. Existen diversos factores que llegan a afectar la vida útil de la batería; temperatura, mantenimiento y porcentaje de descarga.
Clasificación de baterías solares
Para disponer de la energía solar almacenada, es importante conocer su clasificación. Esto para conocer qué tipo de batería utilizar y, el tipo de mantenimiento requerido. Existe una amplia gama de baterías solares. Se pueden clasificar según su Voltaje, Tecnología y Acceso al electrolito. Con esto, se abre el panorama para conocer mejor sobre los sistemas aislados y, sacar el máximo provecho para futuras instalaciones.
1. Voltaje: Se pueden distinguir las baterías por su diferencia de potencial. El voltaje puede variar desde 2V, 6V, 12V, 24V, 36V, 48V.
2. Tecnología: Se refiere al material fabricado de las baterías. Se distinguen; Plomo-Acido, AGM, GEL y Litio.
3. Acceso al electrolito: Una batería esta formada por uno o dos electrolitos. En su interior se introducen 2 placas de diferentes metales (electrodos).
Abiertas: Poseen tapones que permiten abrir los vasos de la batería, allí se rellena con agua destilada necesaria para su óptimo funcionamiento. Requieren de mantenimiento periódico, 3 a 6 meses según el fabricante. Dentro de esta clasificación se tiene plomo-ácido abierta.
Cerradas o selladas: Llevan una serie de válvulas de seguridad (VRLA), que liberan los gases producidos por una carga excesiva. Son de menor mantenimiento. En esta clasificación se tienen baterías AGM, GEL y Litio, aunque esta última no emita gases.
Tipos de baterías
Al conocer la clasificación de las baterías según su voltaje y tecnología, así como el acceso al electrolito, es decir, si es abierta o cerrada, es importantes definir cada tipo de tecnología. Conocer sus características, definir los puntos importantes de cada una de ellas. Así como las ventajas y desventajas en cada tipo de baterías.
Plomo-Ácido abiertas
Características.
Están constituidas por una serie de placas, las cuales se encuentran sumergidas en una disolución de ácido sulfúrico. De ahí el nombre plomo-ácido. Estas placas son los electrodos, mismos que se encuentran polarizados positiva o negativamente. Además, se posicionan alternados en el interior de la batería. Habitualmente, las placas positivas, son recubiertas por dióxido de plomo (PbO2), y las negativas por plomo esponjoso.
Mantenimiento.
Requieren de un mantenimiento periódico. Se debe controlar que el acido se encuentre en sus niveles adecuados, y rellenarse con agua destilada. Se recomienda que en su transporte, instalación y puesta en marcha sus bornes se dirijan hacia arriba. Evitando derrames.
- Electrolito liquido de ácido sulfúrico y electrodos de Plomo.
- Baterías abiertas y más económicas.
- Ciclos de descarga profundo (DOD) del 20%.
- Duran en torno a los 400 ciclos de carga – descarga.
- Vida útil de 2-3 años las más económicas.
- Necesitan poco mantenimiento tiempo.
Útil en consumos medios-bajos y discontinuos
Baterías de GEL
Características.
Se caracterizan por estar fabricadas con un electrolito gelificado, son totalmente selladas. No requieren mantenimiento y, no desprenden ningún tipo de líquido en caso de volcarse. Pertenecen a las baterías de plomo-ácido, su diferencia está en el estado del electrolito que, al ser gelificado, implica mayor resistencia a las vibraciones y, a las altas temperaturas. Así como una menor evaporización.
Usos habituales.
Tienen una buena relación calidad-precio, tienen un costo un poco por encima de las baterías de plomo-ácido. Son las indicadas para sistemas autónomos, donde el almacenamiento de energía es fundamental.
- Baterías cerradas con electrolítico gelatinoso.
- Anti salpicaduras, no emite gases tóxicos, no requieren ventilación ni mantenimiento.
- Costo elevado. En comparación a la de Plomo-Acido.
- Mayor número de ciclos de carga y descarga.
- Hasta 12 años de vida útil.
- Mejor respuesta de voltaje frente a descargas.
- DOD del 70%.
Útil en consumos medios y altos
Baterías de AGM
Características.
Absorbed Glass Mat, por sus siglas en inglés. Traducidas al español como separador de vidrio absorbente. Las baterías solares AGM poseen una malla de fibra de vidrio absorbente, el cual absorbe el electrolito por capilaridad. No requieren mantenimiento. Al igual que las baterías de GEL, contienen válvulas VRLA. Se definen como una batería recargable, sellada y de plomo-ácido.
Usos habituales.
Son muy útiles para instalaciones solares que conllevan una elevada intensidad de descarga de las baterías, requieren un lugar protegido de las altas temperaturas. Protegidas de condiciones climatológicas extremas.
- Mejor respuesta a corrientes elevadas y descargas profundas.
- No necesitan ventilación ni mantenimiento.
- Hasta 7000 ciclos para las mejores marcas.
- DOD 50%.
- Vida útil de 5 años.
Útil en consumos medios
Baterías de LITIO
Características.
Las baterías ion Litio emplean como electrolito sales de litio. Esto, para lograr la liberación de electrones a cabo de reacciones químicas. Donde se liberan y almacenan energía. Son los acumuladores con mayor vida útil del mercado, con una profundidad de descarga(DOD) hasta del 90%. No requieren mantenimiento, ni emiten gases durante su funcionamiento.
Usos habituales.
Ideales en instalaciones con alta exigencia energética y, gran demanda nocturna. Así como días con baja radiación solar. Se recomienda su instalación en interior, protegidas de la luz solar directa. Además, protegidas de lluvia y altas temperaturas. Esto garantizar su óptimo funcionamiento, durabilidad y eficiencia de carga y descarga.
- Ocupan Poco espacio.
- No emiten gases.
- Tienen tiempos de carga más rápidos.
- DOD 90%.
- Requieren de un BMS. Battery Management System.
- Costo elevado.
Existen distintos tipos de baterías solares en el mercado, cada uno con características que se distinguen de las demás. Conocerlas, le brindará la habilidad para saber cual es el tipo de batería que mejor se adaptan para su proyecto. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), documentó diversas proyecciones de costos de almacenamiento en baterías. Se espera una disminución de costos del 14-38% para el 2025, de 28-58% para 2030 y, disminuciones de 28-75% para el 2050.
Las baterías son una solución viable para comunidades aisladas de la red. En comunidades aisladas, la generación y almacenamiento, es esencial. ¿Conoces algún otro método de almacenamiento de energía?. ¿Te gustaría saber como instalar baterías solares?. En I-VERT Energy nos gustaría conocer tus respuestas.