Como alternativa energética, las Baterías Solares para la implementación de sistemas fotovoltaicos son una solución energética sostenible. Es una tecnología de aplicación amplia y factible.

Como conjunto, la tecnología solar fotovoltaica (FV) ofrece soluciones que van desde el sector aeroespacial, hasta juguetería, pasando por las calculadoras y la energética.

Su concepción como sistemas no contaminantes, renovable y generadora de riqueza y empleo, hace que su estudio y desarrollo sea de vital importancia para todos.

Baterías solares para sistemas fotovoltaicos, el futuro al alcance

Las baterías solares son un componente vital para hacer que los sistemas de energía fotovoltaica funcionen sin dependencia de redes eléctricas.

La batería solar es un elemento que almacena la energía eléctrica generada por las placas solares. Diseño que da autonomía a sistemas fotovoltaicos en ausencia de fuentes energéticas.

Estas baterías consisten en pequeños acumuladores solares de 2V conectados en serie dentro de un contenedor común. Así almacenan electricidad en corriente continua con un voltaje que va de 2V, 6V, 12V, 24V y 48V.

Baterías Solares: Funcionamiento y Características

El principio de funcionamiento de una batería solar fotovoltaica está en las reacciones de oxidación-reducción (red-ox) de las sustancias químicas que la componen. Una de estas sustancias se oxida (pierde electrones), mientras que la otra se reduce (gana electrones).

Su ventaja radica en su capacidad de retornar a su configuración inicial bajo ciertas condiciones. Es decir, carga su componente oxidado, cierra el circuito y evita que al mismo tiempo se descargue.

El proceso de generación de energía puede darse según el tipo de celdas que lo componen.

  • Primarias o no recargables, porque una vez producida la reacción química agota su capacidad de almacenar corriente eléctrica.
  • Secundarias o recargables, al recibir inyección de energía eléctrica para restaurar su composición química original es reusable muchas veces. Esto hasta que se deteriore su material.

La reacción química que genera electricidad se da entre sus celdas, el cátodo (polo positivo) y el ánodo (polo negativo), donde los electrolitos y el flujo eléctrico generan la energía.

Tipos de Baterías Solares

En la actualidad existen diferentes tipos de baterías solares, como solución para las épocas que los paneles solares que no generan energía solar en días lluviosos o durante la noche.

Cada tipo tiene características diferentes que dependerán de la utilidad y otros factores del diseño del sistema fotovoltaico para el que se usarán. Podemos realizar la siguiente clasificación:

  • Baterías de plomo abierto o ácido plomo, caracterizadas por ser las más antiguas del mercado fotovoltaico. Están compuestas por plomo, placas y óxido de plomo en compartimentos separados y conectados en serie.
  • Baterías AGM o VRLA: La batería AGM es resistente a temperaturas extremas y altos ciclos de carga-descarga, además de estar libres de mantenimiento. Gozan de mayor arranque en comparación con las tradicionales.

    Están compuestas por ácido sulfúrico, este líquido es empapado en separadores de fibra de vidrio, de ahí las siglas de su nombre AGM (Absorbed Glass Material).
  • Baterías monoblock: con diseño para trabajos críticos y de larga duración. No liberan gases, son libres de mantenimiento, económicas y de rendimiento óptimo.

    Compuestas por celdas (de 3 a 6) internas de 2V, conectadas en serie, están caracterizadas por su funcionamiento en bloque que derivan en su capacidad nominal.
  • Baterías estacionarias o de ciclo profundo: Capaces de soportar descargas profundas por su buena calidad y durabilidad. Están caracterizadas por su gran capacidad de almacenamiento energético y su potencia constante.

    Estás son de plomo y pueden ser de OpzS (plancha de blindaje y poco voltaje, con 10 años de vida útil), OpzV (abierta con placas positivas tubulares, con 12 años de vida útil) y TOPvs (6 módulos de 2V y carga media y alta, con vida útil de entre 15 a 20 años).
  • Baterías solares litio: Son de alta eficiencia energética y largo ciclo de vida. Respetuosas del medio ambiente, de diseño moderno y relación tamaño-peso excelente. Estructurada con 2 ó 3 celdas de energía con sal de litio para la reacción electroquimica entre su ánodo y cátodo.
  • Baterías de gel: de rendimiento intermedio entre las de gama solar. De excelente rendimiento en altos ciclos de carga-descarga y buen soporte de picos altos de arranque.

    Fabricada con electrolito gelificado sellado bajo regulación de una válvula VRLA (Valve Regulated Lead Acid).

¿Cuál resulta mejor? Todo dependerá del diseño del sistema fotovoltaico donde será usada, los mismos reflejan factores de utilidad como el consumo, mantenimiento, impacto ecológico y presupuesto.

Mantenimiento de las Baterías para placas Solares en una instalación fotovoltaica

Las baterías para placas solares necesitan un mantenimiento anual con el objetivo de mantener su buen funcionamiento y rendimiento. Es fundamental controlar aspectos como el nivel del líquido electrolito, la temperatura de la estancia, el estado de los bornes y de las conexiones.

Antes de realizar el mantenimiento es importante que se valide la funcionalidad de la batería mediante mediciones de carga que indican si está defectuosa o no.

Baterías a 12V: 12,7V

Nos está indicando un valor correcto, es decir que está completamente cargada. En cambio, si tiene un valor de 11,5V, quiere decir que la batería está descargada, pero si el valor es inferior a 11 V la batería está defectuosa.

Baterías a 24V: 25,5V

Quiere decir que está completamente cargada. Si el valor es de 23,1V, la batería solar está descargada. Si uno de los vasos del banco solar de 24V dos indica un valor de 22V o 20V entonces está en mal estado.

Baterías de 48V: 50,9V

Indica una carga completa. Si el valor es de 46,5V, la batería está descargada, y si refleja 44 V o menos, la batería es defectuosa.

Los niveles de carga irán en función de cómo marca la fábrica, podemos tener en cuenta estos valores son una norma general. Pero los podemos tener como referencia en caso de no tener la ficha técnica.

Mantenimiento del Nivel de Líquido

El mantenimiento principal de las baterías solares de ácido abierto, es más necesario en la batería solar monoblock, y la batería de vasos OPZS y TOPZS.

Estos precisan de un control y mantenimiento periódico del nivel de agua destilada de su interior, ya que en su reacción química se evaporará, con lo cual se deberá añadir este líquido para mantener el buen funcionamiento de la batería.

En el plástico exterior de la batería, el fabricante habrá indicado unas líneas referentes a los límites máximo y mínimo del líquido electrolito.

Control de la temperatura de la estancia de las Baterías Solares

La temperatura del lugar donde se encuentren instaladas las baterías influirá en su rendimiento y determinará su capacidad.

Para funcionar de la mejor manera las baterías necesitan una temperatura lo más estable posible alrededor de los 20°C. A temperaturas menores se irá perdiendo paulatinamente capacidad de carga, mientras que a mayores temperaturas se conseguirá que el electrolito se evapore de forma más rápida.

Si la estancia es un lugar con nula o muy mala ventilación, se recomienda utilizar baterías selladas de forma obligatoria, ya que de otro modo pueden surgir problemas por acumulación de gases dentro del habitáculo.

Nunca se deberá encender fuego o fumar dentro de la sala de baterías.

Limpieza de los Bornes

Los bornes de la batería se deberán limpiar con un pañuelo seco y limpio antes de realizar las conexiones y de forma periódica una vez al año.

Es muy importante no tocar a la vez con las manos los polos positivo y negativo de una batería solar. Será obligatorio hacer siempre la limpieza de los bornes de uno en uno para evitar cualquier accidente.

Se debe evitar que en los bornes se produzca una capa blanca de sulfatación. Para ello se deberán rascar los bornes con un cepillo con pelos de latón hasta que queden completamente limpios.

Para una mayor seguridad, en el momento de desconectar los bornes se deberá empezar por el polo negativo seguido del polo positivo. Mientras que para su conexión se deberá empezar por el polo positivo seguido del polo negativo.

Control del estado de las conexiones

Con el paso de los meses es importante controlar el estado del cableado y de las conexiones, principalmente entre las baterías y el inversor de corriente. Puede que algunas conexiones se aflojen y sea necesario apretarlas de nuevo.

Además, se deberá ver el estado del cableado y si ha habido algún calentamiento o quemadura del plástico protector en alguna parte del recorrido. El sobrecalentamiento del cableado puede deberse a utilizar un cable demasiado delgado.

En los casos de reemplazo del cableado, es recomendable utilizar las especificaciones adecuadas para que el sistema funcione óptimamente.

Rentabilidad de las Baterías

La rentabilidad de las baterías se contempla por el autoconsumo sin excedentes y con excedentes.

Al referirse a sistema de autoconsumo sin excedentes, se habla de aquellos en los que se busca guardar el exceso de producción de energía. Lo contrario a los de autoconsumo con excedentes, cuyo diseño no acumula la energía producida en exceso.

Al centrarnos en las baterías, nos interesa el sistema de consumo sin excedentes, cuyo costo se refleja en un retorno de inversión largo al compararlo con el otro tipo.

La rentabilidad es relativa, cosa que en un futuro próximo será favorable con los avances en las baterías de grafeno o el Proyecto Amadeus. Las investigaciones enfocadas en la reducción de costos por almacenar energía están dando buenos resultados.

Sistemas Fotovoltaicos Factibles

Siguiendo con el aspecto de rentabilidad, la elección de la alternativa fotovoltaica pasa por la evaluación de dos escenarios:

No conectada a la red eléctrica, esto sucede en el caso en el que las baterías para placas solares son indispensables al no contar con un sostén de suministro energético.

Conectadas a la red eléctrica, aquí dependerá de la existencia o no de picos de consumo en los que pudiese ser insuficiente el suministro de la comercializadora.

Cabe destacar, que casi nadie se plantea la posibilidad de requerir suministro emergente de electricidad en casos fortuitos como los apagones eléctricos. Condiciones en las que un sistema con dichas baterías para poder autoabastecerse tiene sus grandes ventajas.

En un informe de BloombergNEF, analizó la evolución de los precios, específicamente de litio. Es un estudio que reflejó tres puntos evolutivos claves:

  • En 2010, el kWh costaba alrededor de 1.100 dólares (unos 950 euros).
  • Para finales de 2020, el kWh costaba alrededor de 137 dólares (unos 118 euros).
  • La proyección para 2030 es que el costo del kWh se reduzca a 58 dólares (unos 50 euros).

Todo apunta a que naturalmente llegaremos a la factibilidad de estos sistemas, las mismas condiciones sociales, calentamiento global y otros factores que hacen necesaria su implementación.

Ventajas de los sistemas fotovoltaicos

Al ser estos unos diseños para la utilización de la energía solar, sus ventajas radican en las asociadas al principio de la renovabilidad:

  • Medioambiental, contribuyendo a la reducción de las emisiones de CO2, Estos sistemas no producen residuos de difícil tratamiento y constituyen una fuente de energía inagotable.
  • Estratégica, la energía fotovoltaica no requiere de recursos de difícil adquisición, por lo tanto, disminuye la independencia energética y económica de las naciones en general.
  • Socioeconómicas, el procesamiento de la energía solar deriva en mejora de la calidad de vida de las zonas aledañas por la economización de la electricidad, la capacitación profesional y el trabajo que genera.

Los puntos positivos son bastante considerables, tanto a mediano como a largo plazo. Todo indica que hacia allá vamos en el tema de electrificación, es el panorama del futuro.

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Aprovechamiento de la Energía Solar, un avance tecnológico necesario

Las baterías solares y las formas de almacenamiento energético, son elementos claves dentro de la factibilidad de la tecnología fotovoltaica. Es una forma de explotación de la energía solar que requiere la humanidad.

En Enerpro.solar trabajamos fuertemente en las energías renovables, es un sector donde los sistemas fotovoltaicos juegan un papel protagónico. Nuestros profesionales poseen alta formación en el diseño, construcción y mantenimiento de estas estructuras.

Con planes para placas solares, puedes generar tu energía ahorrando en la facturación de luz. Además de contar con un modelo limpio y sostenible que contribuye con la estabilidad del medio ambiente.

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