Instalaciones Solares Fotovoltaicas

BATERÍAS

Conceptos básicos

Capacidad de la batería

La capacidad de la batería se mide en Amperios-Hora (Ah). Como concepto básico se puede decir que indica cuantos amperios puede dar la batería durante una hora hasta que esta se queda completamente sin carga. Esto no es completamente cierto, ya que la duración de la batería varía en función del ritmo de descarga.

Para explicar como se gestiona la capacidad de la batería hay que tener en cuenta el ritmo de descarga de éstas. Las capacidad eléctrica de las baterías se pueden comparar con la capacidad del depósito de un coche. Un coche con un depósito de 50 litros puede hacer 500Km a una velocidad de 140Km/h y un consumo de 10l/100km, pero se pueden hacer 700Km a una velocidad de 100Km/h y un consumo menor de 7l/100km, con el mismo depósito y el mismo combustible.

Lo mismo pasa con las baterías. Una batería de 800Ah puede llegar a dar una corriente de 80A durante 10horas (Ciclo C10) 80Ax10horas=800Ah, pero también puede dar una corriente de 12A durante 100horas (Ciclo C100) 12Ax100horas=1200Ah. Es decir que cuanto más despacio se descarga una batería más capacidad de carga útil tiene.

Cuanto más rápido se descarga una batería menor es su capacidad de descarga y menor la potencia entregada a la instalación.

A la hora de comprar una batería es importante fijarse en su capacidad de Ah y en que tipo de ciclo de descarga nos lo da el fabricante, C10 ó C100.

Para convertir la capacidad de la batería de C10 a C100 se multiplica su capacidad por 1,5.

Las instalaciones solares siempre se calculan con la capacidad C10, ya que cada día se produce un ciclo de carga y descarga.

Además hay que tener en cuanta que las baterías no se pueden llegar a descargar al 100%, ya que cada tipo de batería tiene un límite de profundidad de descarga para que su vida útil sea la que marca el fabricante. En las baterías de litio esto tiene una menor importancia y se pueden llegar a descargar a un 100% sin romperse.

Si se hacen ciclos de descarga completos en baterías de plomo, éste se acumula en las paredes de las placas y la batería "se comunicará" en 2 a 3 semanas.

Si la batería se descarga al 50% hay que recargarla en ese ciclo al 100%, con lo que a veces hay que utilizar la red eléctrica para recargar la batería y evitar así su deterioro prematuro.

Estado de carga de las baterías de Plomo y AGM

Sabiendo el voltaje de la batería se puede saber el porcentaje de carga que tiene en cada momento siguiendo estos valores, aunque puede variar entre distintos fabricantes.

100% => 13.02v

90% => 12.89v

80% => 12.76v

70% => 12.63v

60% => 12.50v

50% => 12.37v

40% => 12.23v

30% => 12.10v

20% => 11.97v

10% => 11.84v

0% => 11.71v

Densidad del electrolito

El electrolito de una batería es una disolución de ácido sulfúrico. Hay que tener cuidado que no esté en contacto con la piel, ya que puede provocar graves quemaduras.

La densidad del electrolito de la batería varía si está cargada o descargada. Se puede medir con un densímetro. Podemos decir que:

La batería está cargada al 100% con una densidad de 1,24. Ácido en la disolución
La batería está descargada al 50% con una densidad de 1,17

La densidad de la batería puede variar en función del tipo de batería.

Batería solar 1,24Kg/litro
Batería de coche y gel 1,27Kg/litro
Batería monoblock 1,29Kg/litro

La batería siempre se rellena con agua destilada, ya que el ácido siempre está en su interior y no se evapora. Cuando está descargada el ácido está dentro de las placas de plomo y la densidad del electrolito es baja. Siempre se rellena de agua destilada cuando la batería esta cargada, no se puede rellenar cuando está descargada, ya que disminuimos la densidad del electrolito aún más. Siempre se rellena cuando el electrolito tiene densidad alta y el ácido esta fuera de las placas.

En el proceso de carga el electrolito tiene que burbujear.

PDF Baterías de Plomo de http://www.olaje.com

Vida útil

Se denomina vida útil de la batería cuando la batería llega a funcionar solo hasta el 80% de su capacidad nominal. Cuando una batería de 1000Ah solo se carga hasta 800Ah, se considera que ha terminado su vida útil, aunque en la realidad es posible seguirla utilizando.

Una batería tubular OPZS tiene unos 3000 ciclos de carga-descarga y puede durar de 12 a 14 años.

Una batería monobloque tiene unos 800 ciclos de carga-descarga y puede durar de 3 a 4 años.

Normalmente las baterías no suelen hacer ciclos completos de carga-descarga todos los días, con lo que su vida útil se alargará un poco más.

Si la batería trabaja a una temperatura mayor de 25ºC se está reduciendo su vida útil. A veces es necesario poner aire acondicionado en la ubicación de las baterías para no acortar su vida útil.

Voltaje de trabajo

Se suele trabajar en voltajes de 12, 24 o 48V. Para alcanzar estos voltajes se pueden poner varias baterías en serie, de manera que se sumen los voltajes.

Ciclos de carga de las baterías

Para ver como es el estado de carga de una batería hay que desconectar sus bornes, y dejarla reposar 20 minutos. Después se puede aplicar la siguiente fórmula: Voltaje=Densidad+0.84.

Ejemplo: Si en una batería se miden 2,08V y se despeja la densidad se obtiene una densidad de 1,24, lo que significa que está cargada al 100%.

La carga de baterías dura de 6 a 8 horas y pasa por tres fases de carga distintas. En unas fases se cargan por tensión y en otras por intensidad. La fase Bulk (Carga rápida) dura de 2 a 2,5 horas

La intensidad de carga ha de ser del 10 al 15% de la capacidad de la batería en C10

No todas las instalaciones fotovoltaicas están bien diseñadas para que la carga de la batería se haga de manera correcta.

En el siguiente gráfico se pueden ver las tres fases de carga de una batería.

Tipos de baterías

Hay varios tipos de baterías, que se pueden dividir en tres grandes bloques. En las baterías de plomo se recomienda trabajar con baterías con un contenido de antimonio inferior al 2%.

Basadas en elementos de 2V. Tienen la placa positiva tubular y una gran duración.

La nomenclatura de estas baterías suele ser similar a "8 OPZS 800". Esto significa que tiene 8 placas positivas "8", es de placa tubular "Z" y una capacidad de 800Ah en C10 "800", con lo que tiene 8 placas de 100Ah cada una. Estas baterías siempre tienen una plana negátiva más, que de placas positivas. Así en esta batería se tienen 8 placas positivas y 9 placas negativas.

La profundidad de descarga de estas baterías es del 50%. Si se sobrepasa este nivel de descarga se dismuye su vida útil drásticamente y se habrá estropeado la batería. En el siguiente gráfico se pueden ver los ciclos de descarga de estas baterías, aunque siempre hay que consultar la hoja de datos del fabricante para cada tipo de batería.

Se puede ver que cuanto menos se fuerza la descarga de las baterías mayor número de ciclos de descarga se consiguen y por lo tanto se alarga la vida útil de la batería.

Monobloque de 12V. Tienen la placa positiva plana y una menor duración que las de 2V.

Litio. Es la batería que comercializa Tesla y tienen un coste elevado, entre 7000 y 8000€. Son baterías mucho más ligeras que las de plomo-ácido

Los modelos BTD tienen un precio un 50% más bajo.

Permiten descargas con una profundidad del 100% de su capacidad y no hace falta controlar las cargas y descargas de la batería.

Pueden soportar 6.000 ciclos de carga con una profundidad de descarga del 90%

Pueden descargar toda su energía en 1 hora si fuese necesario.

No desprende gases

El mayor inconveniente de este tipo de baterías es que nadie sabe como reciclarlas cuando ha terminado su vida útil.

Notas varias

- Las baterías siempre se compran cargadas.

- Las baterías de polipropileno son un 25% más baratas que las OPZS, pero solo hay baterías hasta 1000Ah, se deforman con el calor.

- Las baterías OPzS pueden llecar a capacidades de 3000Ah

- Las baterías TOPzS pasan de 3000 ciclos de OPzS a 2700 ciclos, pero son un 10% más baratas.

- Las baterías OPzV (Gel) son un 35% más caras y si se cargan o descargan más de la cuenta el gel se seca y hay que tirar la batería. Se utilizan en telecomunicaciones, en donde no son la fuente principal de alimentación. No se puede ver el electrolito

- Monoblock: Son para pequeños consumos, como móviles, TV y poco más. Si se conecta a un compresor de aire, la batería se cae. Tienen 3 o 4 años de duración.

- Batería de coche: Pesa menos que la batería solar del mismo tamaño y solo duraría 1 año en una instalación solar. Tiene las placas de plomo más finas que las baterías solares.

- Baterías AMG para arranque de motores.

Links pendientes de leer:

http://forococheselectricos.com/2013/02/especial-baterias-parte-i-el-abc-de-las.html

http://www.hybridsteingroup.com/ventajas-baterias-linadium/

http://www.hybridsteingroup.com/rentabilidad-y-funcionalidad-de-el-litio-frente-a-otros-tipos-de-baterias/

http://crashoil.blogspot.com.es/2014/06/apuntes-de-baterias-para-vehiculos.html

https://www.sfe-solar.com/baterias-solares/baterias-solares-trojan/

https://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_recargable

http://topcoding.blogspot.com.es/2012/02/baterias-comparativa-litio-nimh-nicd.html

http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/baterias-como-y-en-funcion-de-que-elegirlas

https://pilasybaterias.wordpress.com/