Seguramente has leído o escuchado que las baterías para energía solar son opcionales en una instalación de autoconsumo fotovoltaico. No obstante, disponer de estos componentes es una gran ventaja, independientemente de que tu sistema esté conectado o no a la red eléctrica convencional. En efecto, la capacidad de estos dispositivos te permitirá disminuir más el coste de tu factura eléctrica o de lograr una total independencia energética. Te resolvemos algunas dudas que puedes tener a cerca de los tipos, característica y las principales baterías de energía solar

¿Cómo funcionan las baterías para energía solar?

Las baterías para energía solar cuentan con una o varias celdas electroquímicas que se encargan de transformar la energía química almacenada en electricidad. Cada una de estas celdas está compuesta por un electrodo positivo, uno negativo y electrolitos que hacen que los iones puedan moverse entre los electrodos. De esta forma la corriente podrá fluir fuera de la batería con facilidad y así llevar a cabo su función.

Durante el día, los paneles solares fotovoltaicos absorben la radiación solar, convirtiéndola en la electricidad que se suministrará a la instalación. En el mismo momento, la energía sobrante o el excedente del consumo pasa a ser almacenado en una o varias baterías incluidas en la misma instalación. Luego esta electricidad almacenada podrá ser utilizada en horarios nocturnos o en los días de poca generación de energía solar.

Debemos recordar que las capacidades de almacenamiento de las baterías para energía solar van a depender directamente de las velocidades de descarga de las mismas. Lo que significa que, a mayor tiempo de descarga, mayor será la energía que la batería solar puede almacenar..

Tipos de baterías para energía solar

Existen varios tipos de baterías para placas solares, que pueden ser aplicadas en una instalación fotovoltaica, entre ellas tenemos:

Baterías monoblock

Las baterías monoblock o de un solo bloque son las recomendadas para pequeñas instalaciones solares, en donde se busque un equilibrio entre calidad y precio. Estas baterías son adecuadas para modestas instalaciones fotovoltaicas aisladas, suficientes para cubrir el consumo de equipos básicos. Es decir, luminarias, ordenadores, televisores, frigoríficos y cualquier otro que no use motores. Al contar con evaporación de gases, dichas baterías precisan de un mantenimiento anual en los niveles de electrolitos. Debes saber que no pueden ser instaladas en caravanas ni en zonas cerradas sin la debida ventilación.

De igual forma, este tipo de acumulador también recibe las denominaciones de “monoblock de plomo-ácido abierto” o “batería monoblock de plomo-ácido inundada tradicional” según la tecnología empleada en su elaboración.

Si hablamos de ciclos de descarga profunda, este tipo de batería posee una menor duración. Por ello, si se cumple con las indicaciones del fabricante, pueden alcanzar una duración de entre 4 y 10 años de vida. Cabe mencionar que, al ser equipos de baja y media potencia, en términos de precio, son las baterías más económicas que se pueden encontrar en el mercado.

Baterías de ciclo profundo

A diferencia de las monoblock, las baterías de ciclo profundo para paneles solares tienen un mayor tamaño y están diseñadas para instalaciones solares de uso diario o continuo y pueden durar entre 6 y 7 años. Son una de las mejores opciones para toda instalación fotovoltaica de consumo medio y utilización durante todo el año. Es decir, en el que la durabilidad de la batería sea un factor determinante. De hecho, la principal característica de esta batería es que soporta una gran cantidad de descargas. Las mismas no afectan su vida útil ni lo dañan; algo que no es habitual en otros tipos de batería.

Baterías AGM

Estas baterías para energía solar contienen el electrolito inmovilizado y cuentan con unas válvulas que se encargan de regular los gases, para así evitar pérdidas. Por esta razón, se les conoce también como acumuladores “sin mantenimiento”. Poseen una duración media, medida en números de ciclos tanto de carga como descarga, a una misma profundidad más alta que las monoblock.

Las baterías AGM se diferencian de las demás debido a que el ácido es absorbido entre las placas, además de ser inmovilizado mediante el uso de unas alfombrillas o esteras de fibra de vidrio muy delgadas. Esto los convierte en equipos seguros, resistentes a golpes y vibraciones y sin derrames de electrolito. El diseño de estos acumuladores lo hacen ideales para pequeñas instalaciones fotovoltaicas en donde el mantenimiento sea costoso o complicado de realizar. Adicionalmente, las baterías AGM son más veloces que las monoblock y pueden soportar motores de arranque sin deteriorarse.

Otras ventajas de las baterías AGM

También cuentan con otras ventajas, como, por ejemplo:

• Larga durabilidad, aún si son sometidas a ciclos de descarga profundos.
• Cuentan con una mayor carga y capacidad de ciclos de carga y descarga.
• Son ideales para la entrega de altas corrientes en un corto plazo de tiempo.
• Poseen un tiempo de carga 5 veces más rápido que los ofrecidos por las baterías convencionales.
• Están elaboradas con una carcasa sellada y es a prueba de derrames.
• No emiten hidrógeno en el momento en que se cargan, por lo que no requieren de ventilación y pueden ser usados en lugares cerrados.
• Se encuentran selladas de tal forma que pueden ser enviadas de manera segura y sin restricciones por peligro.
• Tienen un peso más ligero que las baterías de ácido-plomo normales.
• Pueden retener el agua por un periodo de tiempo más largo.
• De la misma manera, pueden funcionar a una capacidad óptima en un rango amplio de temperaturas.
• Ideales para ambientes fríos, poseen un buen comportamiento a bajas temperaturas.
• En el caso de los ambientes cálidos, puede resistir mejor el deterioro, asegurando así un voltaje estable.

Baterías estacionarias

Por otro lado, las baterías estacionarias poseen una alta durabilidad y son adecuadas para todas aquellas instalaciones que precisen de un consumo diario. Incluso, funcionando durante un largo periodo de tiempo. Estas baterías están conformadas por 6 vasos de 2v cada uno y pueden almacenar grandes cantidades de energía. Tienen un tiempo de vida útil que puede llegar a alcanzar los 20 años. Por tanto, su coste es más elevado respecto a las baterías monoblock.

Baterías de litio

Actualmente, este tipo de baterías son las mejores opciones del mercado, ya que ocupan poco espacio y son más ligeras que las baterías antes mencionadas. Por otra parte, no emiten gases, poseen mayor durabilidad y su mantenimiento es prácticamente escaso; razones por las que cuentan con una gran demanda. Si bien este tipo de acumulador representa un coste elevado, puede realizar descargas totales, sin que su vida útil se vea afectada. En consecuencia, son una de las alternativas más recomendables para las instalaciones de autoconsumo fotovoltaico.

Características de las baterías para energía solar

Las baterías fotovoltaicas son un punto clave tanto para el autoconsumo, como para las instalaciones solares; sobre todo, las que son aisladas. Es por ello que hablaremos un poco acerca de sus características más importantes:

Capacidad

La capacidad de las baterías para energía solar es un valor que refiere la cantidad de electricidad que puede facilitar un acumulador bajo una condición de trabajo (Ah). Dicha capacidad depende únicamente de 3 factores:

• Tipo y duración de la intensidad de descarga.
• Temperatura.
• Tensión final de corte.

Conocemos como capacidad útil de la batería la cantidad de energía que esta puede suministrar durante un número de días de autonomía, sin recibir recarga. Aparte, la capacidad nominal de una batería es determinada según la profundidad de descarga que haya alcanzado durante los días de autonomía. Habitualmente, se asigna el valor de C100 para dicha capacidad.

Profundidad de descarga

La profundidad de descarga o Depth of Dischage (DOD) es la cantidad de energía que se usa de una batería. Esta es expresada comúnmente con un porcentaje en relación a la capacidad total de la batería. En otras palabras, es la capacidad de la batería en porcentaje sobre la capacidad nominal, en los procesos tanto de carga como descarga. Cabe resaltar que la recomendación de los fabricantes de las baterías de plomo-ácido es que las mismas no desciendan del 40 o 50% de su capacidad. De este modo, lograrán una mayor durabilidad.

Autodescarga

Esta característica consiste en la pérdida de densidad y capacidad que percibe un elemento en circuito abierto, sin conexión a un sistema de carga. La carga proporcionada en los servicios de flotación debe ser mayor a tal efecto. Más aún, la pérdida de la densidad no debe superar los 0,0005 Kg/l por día. Un dato a tener en cuenta es que no debemos confundir la autodescarga de la batería con la estratificación del electrolito, ya que la muestra de ácido tomada para medir la densidad corresponde a la parte superior del elemento. Por ello, de haber alguna estratificación, esta sería la de menor densidad.

La autodescarga tiene su origen en las pérdidas internas, que pueden evitarse si se efectúan recargas periódicas. Para el almacenamiento, es aconsejable separar la batería del electrolito. En el momento en que una batería se descarga totalmente, es cuando ocurre la descarga profunda. Esto puede generar daños irreparables en la batería y, en algunos casos, no podrían cargarse nuevamente.

Otro aspecto a considerar es que las altas temperaturas elevan la autodescarga natural de una batería. Bien sea debido a las impurezas de los materiales o por la estratificación del electrolito o los cortocircuitos internos. Para extender la durabilidad de las baterías de energía solar, un mantenimiento óptimo es clave.

Sobrecarga

En sí, la sobrecarga consiste en un proceso en el que la corriente circula de manera forzada en una batería que está cargada por completo. Las sobrecargas durante largos periodos de tiempo pueden dañar el acumulador.

Únicamente el proceso de generación de gases es eficaz en las baterías de electrolito líquido para obtener la homogenización del electrolito. En este sentido, las diminutas burbujas de gas generadas durante la carga de ecualización son las encargadas de remover el electrolito que, generalmente, tiene una mayor densidad en la parte inferior del elemento. Mientras el régimen de carga y el porcentaje de sobrecarga sean mayores, menor será la durabilidad alcanzada por la batería. Aunque una batería cargada por completo tiene la capacidad de hacer llegar a la totalidad de amperios-hora o Ah, que indican en su capacidad, no es adecuado someterla a cargas y descargas profundas continuamente. Pues, como se mencionó anteriormente, estas reducen su tiempo de vida.

Eficiencia en las baterías para energía solar

Ciertamente, la eficiencia de una batería, sea en energía (Wh) o en amperios-hora, es vital en el diseño de instalaciones fotovoltaicas aisladas de la red. Sin embargo, no existe un criterio estandarizado para valorar dicha eficiencia, por lo que cada fabricante emplea su propio método de cálculo y definición. Al respecto, algunos consideran la eficiencia promedio; mientras otros tienen en cuenta la eficiencia máxima. Es pertinente aclarar que la eficiencia promedio en energía corresponde al valor porcentual obtenido de la división de la energía descargada entre la energía cargada, durante el tiempo de análisis.

Principales modelos de baterías para energía solar

¿Qué modelo de acumulador es el adecuado para tu instalación fotovoltaica? En concreto, las mejores baterías para energía solar varían dependiendo del uso que se les dará; bien sea para instalaciones solares permanentes, de uso puntual, viviendas aisladas, bombeo solar, furgonetas u otros. Existen modelos en el mercado que pueden cumplir esos requerimientos específicos, como, por ejemplo:

Batería de litio LG Chem Resu 10H

Tal como lo indica su denominación, es una batería de litio cómoda y sencilla de utilizar. Es fácil de instalar ya que puede disponerse sobre la pared o en el suelo. Proporciona un consumo de 9,8 kWh, una capacidad de 63 Ah y un rango de voltaje comprendido entre los 350-450 v y desde los 385 hasta los 550 v. Cuenta con una potencia máxima de 5,0 kW y con una punta de poder que alcanza los 7,0 kW. Por si fuera poco, posee una vida útil de 10 años con un aproximado de 6.000 ciclos de carga. Más aún, es compatible con casi cualquier marca de inversores que existe en el mercado.

Batería Sigma 6 OPzS 800 1256Ah (C100)

Sin duda, la principal ventaja de esta batería estacionaria es su durabilidad, ya que alcanza los 15 años de vida útil. Por igual, cuenta con la suficiente capacidad para sobrellevar los ciclos de carga. Solo requiere de un mantenimiento mínimo, gracias a su bajo contenido de antimonio y a la gran cantidad de electrolitos que posee. Incluye, además, 6 piezas de 2v para potencias de 12v; pero igualmente, pueden ser aplicadas 12 piezas adicionales de 2v, para alcanzar conjuntos de 45v. La capacidad de descarga de esta batería alcanza los 893Ah en C10 y una capacidad de descarga de 1.256Ah en el C100.

Batería Solar AGM 250h/12v U-POWER TFS-250

Esta es una interesante opción entre las baterías para energía solar. Se trata de un acumulador que cuenta con una durabilidad superior a los 12 años y un diseño compacto. No requiere mantenimiento y se encuentra sellado para evitar las fugas; además de contar con una notable resistencia frente a las descargas. Un aspecto a tomar en cuenta es que esta batería debe cargarse mediante un regulador o controlador de carga. El mismo le permitirá mantener óptimos niveles de carga y alargar su durabilidad.

Batería de litio 3.5kWh Pylontech US3000 45V

Hablamos de una de las mejores baterías de litio para las placas solares. En concreto, este modelo tiene la capacidad de realizar descargas, alcanzando profundidades de hasta un 80% sin que se desmejore. Adicionalmente, posee una duración de hasta 6.000 ciclos y una intensidad máxima de carga y descarga que alcanza los 37 amperios y 1.776W por batería. A esto debemos añadir que, en paralelo, puede funcionar hasta con un máximo de 8 baterías. Pese a que este modelo puede trabajar a una intensidad máxima de un poco más de 74W, es recomendable mantener el uso de los 37 amperios de intensidad máxima, tal y como lo detalla el fabricante del mismo.

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En E4e Soluciones tenemos más de diez años de experiencia en el diseño y ejecución de instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo para particulares, empresas y comunidades de vecinos. Desde nuestros inicios, solo empleamos en nuestros proyectos de paneles solares eficientes, inversores y demás componentes de las marcas más reconocidas del mercado. Por eso, estamos capacitados para asesorarte sobre la modalidad de autoconsumo que más te conviene. Y, claro está, también podemos ofrecerte las mejores soluciones en baterías para energía solar. No obstante, antes de decidir si para tu próxima instalación te convienen o no baterías solares, deberías revisar este artículo.

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