Características de Baterías para Energía Solar

Las baterías son el medio para almacenar energía que puede ser entregada por los paneles solares, por el inversor/cargador o por el Generador, están formadas por «Vasos» de un determinado voltaje, cada uno conectados en serie para llegar a la tension necesaria.

Parámetros básicos de una batería:

– Tensión nominal: Es la tensión de trabajo normal de la batería.

– Capacidad : Es la capacidad de la batería y se mide en Ah. Por ejemplo, una batería en cuyas características se lea que tiene una capacidad de 370Ah, quiere decir que puede entregar 370A durante una hora, pero este es un valor que está referido a otro parámetro, la C, que vamos a ver a continuación.

– Capacidad de carga/descarga C: La C va siempre seguida de un número que puede ser por ej. C5, C10, C20, C100, C120… El número indica las horas durante las que se estará descargando la batería hasta alcanzar el mínimo de tensión a la que según el fabricante estará completamente descargada (un valor típico para un vaso de 2V, podría ser 1,8V). Es decir, si el fabricante indica que la batería tiene una capacidad de 370Ah con una C120, significa que nos puede entregar hasta 370A si la descargamos en 120h. En el caso de que esa misma batería la descargásemos en 20h (C20), la carga que nos podría entregar sería menor de esos 370Ah. Mientras más rápido se descargue o cargue la batería, su capacidad total disminuye. Esto sucede por la velocidad de reacciones químicas dentro de la batería.

–Profundidad de descarga(DOD): Es el porcentaje de la capacidad total que se puede descargar sin que se deteriore prematuramente la batería.

–Capacidad utilizable: es el DOD multiplicado por la capacidad total.

–Rendimiento de la batería: es el porcentaje de energía que se pierde en el ciclo de carga y descarga de la batería.

–Vida util de la batería: a medida que se usa disminuye la capacidad total de la batería. Se dice que su vida util termina cuando esta capacidad llega al 60% de la inicial.  La vida util se mide en ciclos de carga/descarga y depende de la temperatura de funcionamiento y de la profundidad de descarga de esos ciclos.

–Autodescarga: es la energía que se pierde por el paso del tiempo en la batería. Se mide como un porcentaje de la capacidad total por día.

Las baterías más populares son las usadas en los automóviles, que si bien se podrían usar en una instalación solar, no son las más recomendables. Esas baterías son del tipo «ciclo poco profundo», que quiere decir que pueden entregar una muy elevada corriente durante periodos de tiempo muy cortos, como por ejemplo, al arrancar el motor del coche. Por contra, estas baterías no admiten muchas descargas completas, normalmente no admiten más de 50 descargas en su vida útil. En instalaciones solares, las baterías adecuadas son las del tipo «ciclo profundo», que ofrecen corriente durante un largo periodo de tiempo, permitiendo muchas descargas profundas, que según el modelo de batería puede alcanzar hasta el 95% de su capacidad, así que pueden ser cargadas y descargadas repetidamente.

Tipos de baterías de ciclo profundo:

Monoblock
Dentro de esta clase de baterías nos encontramos con dos tipos: las convencionales que llevan el electrolito líquido, y las selladas, en las que el electrolito no está en estado líquido.

Monoblock Convencionales(Abiertas)
Su uso es apto para pequeñas instalaciones en las que no haya mucha demanda, como por ejemplo en viviendas de uso en fines de semana. Su capacidad suele rondar los 250Ah, y permiten descargas de hasta un 75% de profundidad. Requieren mantenimiento (Ecualización)

Monoblock Selladas
Dentro de este tipo nos encontramos con las AGM y las de Gel. Ambas baterías usan la tecnología VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid); son herméticas y si se produce un escape de gas será a través de las válvulas de seguridad y esto ocurrirá únicamente en el caso de sobrecarga o de algún fallo de los componentes.

Ventajas:
-Poseen una muy baja autodescarga. Pueden mantener la carga hasta 6 meses.
-No requieren locales ventilados.
-Se pueden colocar en cualquier posición.
-Alcanzan una eficiencia de hasta un 95%.
-Tienen un comportamiento muy bueno en aplicaciones de descarga lenta.
-Soportan descargas profundas.
-Aptas para ambientes con vibraciones y golpes.
-Soportan bien los climas fríos.
-La sulfatación es más lenta con respecto a las baterías de plomo convencionales, lo que hace que
pierdan menos capacidad.
-Tienen un voltaje muy estable durante la descarga.

Desventajas:
-A pesar de que soportan descargas profundas o prolongadas, cuando estas son muy frecuentes tienen una influencia muy negativa en la duración de la vida de las baterías. Hay que adaptar el regulador a este tipo de baterías, ya que al estar selladas no se permite la ecualización del electrolito.
-Las condiciones de trabajo en altas temperaturas afectan notablemente a la vida útil de las baterías. Aunque aumentan su capacidad total temporalmente. Veamos una tabla comparativa de baterías de la marca Victron:

-Son más caras que las convencionales.

A continuación se detallan algunas diferencias entre este tipo de Baterías::

AGM
AGM son las siglas de Absorbent Glass Material, y significa que el electrolito se encuentra embebido en fibra de vidrio entre las placas internas. Resultan más adecuadas para suministrar corrientes muy elevadas durante períodos cortos (arranque) que las baterías de Gel.

GEL
En estas baterías el electrolito no es líquido, si no que está gelificado. Deben cargarse con tensiones más bajas que las AGM, por lo que el regulador debe estar correctamente ajustado. Tienen una mayor duración de vida y una mejor capacidad de ciclos que las AGM.

AGM-GEL

Incorporando las 2 tecnologías anteriores, estas baterías permiten al 60% DOD llegar a 700 ciclos. Se recomienda descargarlas en promedio hasta 50%. Mejor optimizada para uso en sistemas UPS y motorhomes.

Plomo-Carbono

Con una tecnología optimizada para uso continuo, logra llegar a 2500 ciclos al 60% DOD. Al igual que las de Gel, se recomienda descargarlas en promedio 50%. Se adapta mejor a sistemas fuera de la red e híbridos.

Litio

Son las más modernas. Ocupan poco espacio, pesan poco, no emiten gases, tienen tiempos de carga más rápidos y mayor vida util que las tecnologías anteriores (Algunas con más de 6000 ciclos al 95% DOD), se pueden descargar al 95%, además de tener menos autodescarga y un sistema de control de nivel de batería autónomo(BMS). Tenemos 2 tipos, Baterías de Litio de Bajo Voltaje (hasta 48V) y las de Alto Voltaje (de 115V a 400V). Las más usadas actualmente para las instalaciones de viviendas son las de Bajo Voltaje. Se aprovechan mejor en embarcaciones y en sistemas fuera de la red e Hibridos. La desventaja que actualmente tiene este tipo de baterías es su elevado coste.

Asociacion de baterías:

Lo más recomendable para aumentar la autonomía de las baterías es conectarlas en serie (a menos que sean de litio). De esa forma aumenta el voltaje del banco de baterías, y no aumenta su capacidad en Ah. Pero al tener la misma capacidad con mayor voltaje aumenta la autonomía (Mayor energía almacenada).

Conectar en paralelo disminuye la vida util de las baterías que no son de litio. Si no hay otra opción hay que disminuir las diferencias en la resistencia de las conexiones entre baterías y el inversor/regulador (Consultar).

Las baterías de litio solo se pueden conectar en paralelo, aumentando así la capacidad del banco de baterías y no su voltaje.