Baterías en sistemas fotovoltaicos de autoconsumo

¿Qué son las baterías fotovoltaicas y cómo funcionan?

¿Qué tipo de baterías para placas fotovoltaicas hay?

• Monoblock
• AGM (Absorbent Glass Mat)
• Estacionarias
• Litio
• Inteligentes

¿Cuáles son las ventajas de las baterías fotovoltaicas?

• Reducción de la dependencia energética
• Beneficios económicos
• Impacto medioambiental
• Sistema de respaldo
• Flexibilidad y control

¿Cómo seleccionar la batería fotovoltaica adecuada?

• Capacidad
• Eficiencia de carga
• Autodescarga
• Profundidad de descarga
• Ciclos de vida
• Coste y presupuesto
• Aplicaciones específicas

¿Cómo saber cuántas baterías necesito para un sistema solar?

¿Cómo debe ser el mantenimiento de una batería en sistema fotovoltaicos de autoconsumo?

¿Qué son las baterías fotovoltaicas y cómo funcionan?

Las baterías fotovoltaicas almacenan la energía generada por los paneles solares para que pueda ser utilizada cuando no hay producción solar, como durante la noche o en días nublados. 

El funcionamiento de estas baterías se basa en reacciones químicas de reducción-oxidación, donde un componente se oxida (pierde electrones) y el otro se reduce (gana electrones). La electricidad almacenada se genera durante los picos de producción en las horas de sol y se guarda en la batería. 

Es importante destacar que el proceso de carga y descarga de las baterías solares no es completamente eficiente, y que pueden producirse unas pérdidas aproximadas del 10%.

¿Qué tipo de baterías para placas fotovoltaicas hay?

En el mercado existen varios tipos de baterías para placas solares. Estas son las principales:

Monoblock

Son una opción económica y accesible para muchos usuarios. Las baterías monoblock están compuestas por varias celdas individuales conectadas en un solo bloque. Aunque son más asequibles, tienen una eficiencia más baja y una vida útil relativamente corta en comparación con otros tipos de baterías. Requieren un mantenimiento frecuente, incluyendo la revisión y reposición de los niveles de agua en las celdas, así como una correcta ventilación para evitar acumulaciones peligrosas de gases. Son adecuadas para aplicaciones pequeñas y sistemas solares con requerimientos de energía no muy altos.

AGM (Absorbent Glass Mat)

Las baterías AGM son una evolución de las baterías de plomo-ácido tradicionales, pero con mejoras relevantes. Utilizan una malla de fibra de vidrio absorbente entre las placas, lo que permite mantener el electrolito en su lugar y reduce el riesgo de fugas. Resultan más estables que las monoblock y requieren menos mantenimiento, ya que no necesitan ser rellenadas con agua. Además, ofrecen una mejor resistencia a las vibraciones y son menos propensas a derrames. Su eficiencia y vida útil son superiores a las de las baterías monoblock, haciendo que sean una opción muy empleada en aplicaciones solares residenciales de tamaño medio.

Estacionarias

Las baterías estacionarias están diseñadas para aplicaciones de larga duración y alto consumo. Estas baterías tienen una larga vida útil, que puede superar los 15-20 años, siempre que tengan un mantenimiento adecuado. Son recomendables para instalaciones fuera de la red eléctrica y para usuarios con necesidades energéticas importantes. Las baterías estacionarias tienen una capacidad de almacenamiento superior y están construidas para soportar ciclos de carga y descarga profundos. Son muy fiables y están diseñadas para funcionar durante largos períodos sin necesidad de reemplazo, lo que las convierte en una excelente opción para sistemas solares autónomos y grandes instalaciones industriales.

Litio

Las baterías de litio son las más avanzadas y eficientes disponibles actualmente. No tienen efecto memoria, lo que significa que pueden ser recargadas en cualquier momento sin afectar su capacidad total. Ofrecen una vida útil de hasta 20 años y requieren muy poco mantenimiento. Además, son significativamente más ligeras y compactas en comparación con las baterías de plomo-ácido, lo que facilita su instalación en espacios reducidos. Aunque su coste inicial es más elevado, su eficiencia, alta capacidad de descarga y larga vida útil las convierten en una inversión rentable a largo plazo. Son adecuadas para aplicaciones solares tanto residenciales como comerciales debido a su fiabilidad y rendimiento consistente.

Inteligentes

En sistemas fotovoltaicos de consumo inteligente, las baterías desempeñan un papel crucial en la gestión eficiente de la energía solar generada. Facilitan la optimización del autoconsumo de energía solar, la gestión eficiente del excedente de energía y la participación en la transición hacia redes eléctricas más inteligentes y sostenibles. Estas son sus características clave:

1. Almacenamiento de excedente: las baterías inteligentes captan y almacenan el exceso de energía generada por los paneles solares durante períodos de alta producción, para su uso posterior cuando la demanda es mayor o durante la noche cuando no hay generación solar.
2. Optimización del autoconsumo: estas baterías permiten maximizar el autoconsumo de energía solar al almacenar la energía generada durante los períodos de menor demanda y utilizarla cuando sea necesario, reduciendo así la dependencia de la red eléctrica convencional.
3. Gestión remota: los sistemas de baterías inteligentes suelen estar conectados a plataformas de gestión energética que permiten monitorear y controlar el consumo y la carga de las baterías de forma remota, optimizando su rendimiento y durabilidad.
4. Integración con redes inteligentes: estas baterías pueden integrarse con redes eléctricas inteligentes, permitiendo la participación en programas de respuesta a la demanda y ofreciendo servicios de estabilización de red.

¿Cuáles son las ventajas de las baterías fotovoltaicas?

Sin duda la clave es que su uso reduce la dependencia energética, proporcionando beneficios económicos y medioambientales. Consumir energía generada por nuestras propias instalaciones ahorra dinero y disminuye la huella ecológica. Además:

Reducción de la dependencia energética

El uso de baterías fotovoltaicas permite almacenar la energía generada por los paneles solares durante el día para utilizarla cuando sea necesario, como en la noche o durante períodos de baja radiación solar. Esto reduce la dependencia de la red eléctrica convencional y proporciona una mayor autonomía energética a los usuarios.

Beneficios económicos

Al almacenar la energía solar, se puede reducir de forma muy significativa la factura de electricidad, porque se aprovecha la energía almacenada y se evita comprarla a la red. Además, los excedentes de energía pueden ser vendidos de vuelta a la red, generando ingresos adicionales para los propietarios de sistemas solares. Esta inversión en baterías puede resultar en un ahorro considerable a largo plazo.

Impacto medioambiental

Las baterías fotovoltaicas contribuyen a la reducción de la huella de carbono al disminuir la necesidad de fuentes de energía basadas en combustibles fósiles. Al consumir energía limpia y renovable, se reduce la emisión de gases de efecto invernadero, ayudando a combatir el cambio climático y promoviendo la sostenibilidad.

Sistema de respaldo

Las baterías fotovoltaicas actúan como un sistema de respaldo en caso de cortes de energía. Esto es especialmente importante en áreas con suministros eléctricos inestables o en instalaciones críticas como hospitales, donde una interrupción del suministro podría tener consecuencias graves. Las baterías aseguran un suministro continuo y confiable de electricidad, mejorando la seguridad y la confiabilidad del sistema energético.

Flexibilidad y control

Con la integración de baterías en un sistema fotovoltaico, los usuarios tienen mayor control sobre su consumo energético. Pueden optar por utilizar la energía almacenada durante las horas pico, cuando las tarifas eléctricas son más altas, y cargar las baterías durante las horas de baja demanda. Esta flexibilidad en la gestión de la energía no solo optimiza el uso de la electricidad, sino que también maximiza los beneficios económicos.

¿Cómo seleccionar la batería fotovoltaica adecuada?

Hay varios parámetros importantes a considerar a la hora de elegir la batería fotovoltaica que mejor se adapte a las necesidades de consumo y almacenamiento energético. Entre ellos:

Capacidad

La capacidad de una batería se mide en amperios-hora (Ah) o kilovatios-hora (kWh). Este valor indica la cantidad de energía que la batería puede almacenar y suministrar. Para calcular la capacidad adecuada, es necesario conocer el consumo energético diario y el número de días de autonomía deseados. Este cálculo se realiza dividiendo la energía necesaria (en kWh) por el voltaje de la batería para obtener la capacidad en Ah.

Eficiencia de carga

La eficiencia de carga se refiere a la relación entre la energía utilizada para cargar la batería y la energía realmente almacenada. Una eficiencia cercana al 100% es ideal, ya que indica menores pérdidas durante el proceso de carga. Este parámetro es crucial para maximizar el aprovechamiento de la energía solar generada.

Autodescarga

La autodescarga es el proceso por el cual una batería pierde su carga almacenada sin estar en uso, debido a reacciones químicas internas. Por eso son preferibles las baterías con baja tasa de autodescarga, especialmente si la energía almacenada no se va a usar inmediatamente. Esto garantiza que la energía almacenada estará disponible cuando sea necesaria.

Profundidad de descarga

La profundidad de descarga (DoD, por sus siglas en inglés) indica la cantidad de energía que se puede extraer de la batería en relación con su capacidad total, expresada en porcentaje. Una mayor DoD permite utilizar una mayor parte de la energía almacenada, pero puede reducir la vida útil de la batería si se exceden los límites recomendados por el fabricante. Por ello, es importante seleccionar una batería con una DoD adecuada para el uso previsto.

Ciclos de vida

El número de ciclos de carga y descarga que una batería puede soportar antes de que su capacidad se degrade significativamente es otro factor crítico. Las baterías de iones de litio, por ejemplo, suelen tener una vida útil más larga, soportando miles de ciclos, lo que las hace perfectas para aplicaciones residenciales y comerciales donde se requiere una durabilidad prolongada.

Coste y presupuesto

Sin duda, el costo inicial y los costes de mantenimiento son aspectos esenciales. Las baterías de litio, aunque más caras, ofrecen una mejor relación costo-beneficio a largo plazo debido a su alta eficiencia y larga vida útil. Las baterías de plomo-ácido, aunque más económicas inicialmente, pueden requerir más mantenimiento y tienen una vida útil más corta.

Aplicaciones específicas

Para aplicaciones específicas, como instalaciones fuera de la red o sistemas de almacenamiento a gran escala, las tecnologías de baterías como las baterías de flujo pueden ser más adecuadas debido a su capacidad de escalar y ofrecer una mayor vida útil y eficiencia.

Así, para la mayoría de las aplicaciones residenciales, las baterías de iones de litio son las más indicadas debido a su capacidad de almacenamiento, eficiencia y vida útil. Sin embargo, para aplicaciones específicas, otras tecnologías como las baterías de flujo también pueden ser buena opción.

¿Cómo saber cuántas baterías necesito para un sistema solar?

Para determinar el número de baterías necesarias, primero debes calcular tu consumo energético diario y luego seleccionar baterías que puedan proporcionar esa cantidad de energía, considerando su capacidad y eficiencia. Una consulta con un experto también es recomendable para un dimensionamiento preciso.

Estos son los pasos que debes seguir para calcular el número de baterías que necesitas para tu sistema solar:

1. Considera el uso de la instalación. Para una vivienda aislada de uso habitual las baterías deben cubrir el consumo de varios días. Para viviendas de uso esporádico, basta con que las baterías se recarguen entre semana para el uso de los fines de semana.
2. Calcula el consumo diario sumando el consumo de cada aparato (potencia en W x horas de uso). Utiliza una calculadora de consumo para facilitar esta tarea.
3. Multiplica el consumo diario en Wh por los días de autonomía deseados, y convierte el resultado a amperios hora (Ah) dividiendo por el voltaje de la batería.

¿Cómo debe ser el mantenimiento de una batería en sistema fotovoltaicos de autoconsumo?

Si no estás seguro de cómo mantener las baterías, contacta a la persona o empresa que realizó la instalación. Si prefieres hacerlo tú mismo, sigue estas instrucciones básicas:

• No toques ambos polos de la batería a la vez.
• Desconecta los bornes, primero el positivo, luego el negativo.
• Limpia la batería y los bornes con un paño limpio y seco.
• Aprieta los bornes.
• Llena el acumulador con agua destilada si es necesario, con cuidado de no sobrepasar el nivel máximo.
• Verifica el cableado y las conexiones.
• Activa la ecualización en el regulador de forma manual si no es automática.

Un mantenimiento adecuado alargará la vida útil de la batería. Sobre la duda frecuentes de cuántos años duran las baterías de las placas solares, dependerá del tipo y del uso. Generalmente, las baterías de iones de litio duran entre 10 y 15 años, mientras que las baterías de plomo-ácido pueden durar entre 5 y 10 años.