Existen diversas formas de clasificar una batería, y dependiendo las variables o cualidades que se analicen, obtenemos variadas clasificaciones. Las baterías para placas solares se usan en casos de auto-consumo es decir OFF GRID. Esto sucede para pequeñas instalaciones, medianas, o grandes. Las energías renovables suelen tener como característica una cierta variabilidad. El sol sale de día, el viento sopla en un determinado momento, y eso hace que un elemento deba almacenar la energía, ya que a esto se le suma que el momento de consumo suele ser cuando el recurso solar escasea, a la noche.
El otro posible caso, que no profundizaremos por no necesitar de baterías, es el ON GRID, es decir producir energía solar por ejemplo con paneles solares e inyectar a la red eléctrica si nuestro país o municipio tienen legislado un proceso que brinde tal posibilidad. Profundicemos en clasificar las baterías.
Desde el punto de vista de la tapa, o del acceso a su interior
Podemos encontrar baterías selladas, a las cuales tanto la tapa como los tapones se encuentran sellados. La tecnología que emplean es VRLA, nominación que proviene por sus siglas en inglés de – Valve Regulated Lead Acid- lo que significa que la batería es completamente sellada, habrá escape de gases solo por las válvulas de seguridad solo en el caso de existir una sobrecarga, o alguna falla de componentes. Normalmente las baterías con tecnología VRLA, suelen ser de gel o AGM.
En contraparte a las baterías VRLA encontramos las baterías abiertas o inundadas, es decir acumuladores de ácido líquido, con tapones que pueden estar sellados o no, que nos permiten tener acceso a su interior. Pueden ser baterías con mantenimiento (baterías con fácil acceso a su interior, contienen tapón a rosca) o baterías sin mantenimiento (tapones sellados). Algunos las categorizan como plomo ácido abiertas a este tipo de batería.
Comercialmente o de manera subjetiva, se cree que las baterías selladas – libre mantenimiento, son mejores que las baterías con mantenimiento. Sin embargo, es una apreciación subjetiva, que se sustenta en los usos y costumbres y no en conceptos objetivos. Lo que intentaremos explicar es que existen baterías que brindan soluciones diferentes, para distintos tipos de usos o necesidades.
Desde el punto de vista de la solución de ácido sulfúrico y el agua
Celdas Inundadas
Batería construida con placas de polaridad opuestas, separadas por un separador, sumergidas en líquido. Comercialmente son las baterías más comunes en el mercado. Normalmente vienen con tapones, por los cuales tenemos acceso a las placas y podemos controlar el nivel del líquido. Necesitan mantenimiento.
Celdas gelificadas
Similar a las inundadas excepto que el ácido se mezcla con sílice para formar un gel. Es decir, el ácido se encuentra gelificado, constituyendo comercialmente las famosas baterías de gel.
AGM: (Absorbed Glass Material)
El separador está hecho con fibras de vidrio que absorben el electrolito líquido, creando una batería hermética no derramable. La tecnología AGM comercialmente se la confunde y mal denomina gel. Las baterías de gel y agm tienen propiedades similares, pero son dos tecnologías diferentes.
Características fundamentales de las baterias para paneles solares
Esta clasificación rige para todas las baterias para paneles solares, sin importar la nacionalidad o si son baterías de ciclo profundo o ácido líquido (entre las que encontramos por ejemplos las baterías monoblock), baterías de gel o baterías AGM. Toda batería posee fuerza de arranque, auto descarga y ciclado profundo. En todos los casos además de estas características deberás prestar atención a los términos y condiciones a la hora de adquirir una, pues no todas las compañías logísticas las transportan y un aspecto importante es si te cubren o no el costo de envío.
Fuerza de arranque
Propiedad que se observa normalmente en las baterías automotrices, los motores de los vehículos requieren de mucha energía en un periodo corto de tiempo (aprox. 5 segundos) para arrancar. Solamente se usa una pequeña parte de la capacidad de la batería. Una vez que el motor arranca, la batería se recarga rápidamente por medio del alternador.
Auto descarga
Todas las por el paso del tiempo se auto descargan. Normalmente, las baterías de ácido líquido se auto descargan al 50% de su capacidad en 3 a 4 meses. En cambio, las baterías de gel y AGM, por el hecho de estar en reposo sin uso, se auto descargan al 50% de su capacidad recién en 9 o 12 meses. Esta es la verdadera bondad de una batería de gel y AGM, y es por ello que comercialmente y de manera errónea se las considera simplemente mejores.
Ciclado Profundo
Un ciclo se define como una descarga y recarga completa. Un ciclo puede ser del 5% de la capacidad de la batería o también puede ser del 20%, 50% u 80%, siempre es una descarga y una recarga completa.
Las baterías de Ciclo Profundo están especialmente diseñadas con material activo más espeso y placas más gruesas, para aguantar ciclos de descarga y recarga profundas. Las baterías que se miden en ciclos de vida deberán durar esa cantidad de ciclos al porcentaje de descarga que se esté analizando teóricamente.
Baterías de auto vs Baterías para placas solares
A diferencia de las baterías automotrices convencionales, las baterías de ciclo profundo entregan una baja cantidad de energía por un periodo largo de tiempo. Estas baterías están especialmente diseñadas para dar potencia a motores y otros accesorios eléctricos, además pueden descargarse y recargarse (a ciclo profundo) repetidamente, con una pérdida mínima de su capacidad real.
Las baterías de auto utilizan material activo poroso y placas delgadas, de tal forma que la mayor cantidad de amperes puedan ser entregados rápidamente para una máxima potencia de arranque. Fuertes y repetitivas descargas de una batería de arranque (baterías de auto), debilitan las placas positivas y hacen que el material activo se desprenda de las rejillas, por lo que, en aplicaciones de descargas y recargas, la capacidad de la batería se llega a deteriorar en aproximadamente 50 ciclos. Están simplemente diseñadas para realizar un tipo de trabajo diferente es decir simplemente tener fuerza de arranque para arrancar un motor.
Estas limitaciones hacen que las baterías de auto sean a largo plazo una mala inversión cuando son usadas para aplicaciones de ciclo profundo.
Baterías para placas solares: DE CICLADO PROFUNDO
Realizaremos un apartado en especial sobre esta característica de las baterías ya que son las recomendadas para el uso de sistemas fotovoltaicos. Dentro de ellas encontramos las baterías tubulares las cuales se aplican para usos industriales de gran capacidad en almacenamiento energético.
Estas son la mínima unidad divisible de una batería, a cada una de ellas de 2V se la denomina elemento de 2V. Las baterías que conocemos normalmente son de 12V que tienen 6 elementos de 2V (de allí que podamos observar 6 vasos, con 6 tapones). A si mismo podemos decir que las baterías de 6V están compuestas de 3 elementos de 2V (que contienen 3 vasos)
Baterías en sistemas fotovoltaicos
En sistemas fotovoltaicos necesitamos baterías de ciclado profundo, independientemente de cómo se encuentre el ácido, es decir líquido, gelificado o absorbido en fibra de vidrio (AGM).
Comercialmente hablando, es común creer que las baterías de gel son mejores que las baterías de ácido líquido, por el simple hecho de ser gelificadas. Esto es una afirmación falsa. Objetivamente hablando, las baterías de gel y AGM, la principal bondad que presentan es que poseen un auto descarga más lenta en relación con las baterías de ácido líquido.
Cómo elegir una batería para placas solares
A continuación, podemos ver un gráfico donde cada curva representa distintas tecnologías en baterías, mostrándonos la relación inversamente proporcional entre las variables: Profundidad de descarga y Cantidad de ciclos. Es decir, mientras más se descargue una batería (más cerca estemos del 100% de su capacidad) menor cantidad de ciclos tendremos; de la misma manera mientras menos se descargue la batería, mayor cantidad de ciclos y por ende mayor vida útil.
Relación cantidad de ciclos de carga por profundidad de descarga – Baterías para paneles solares
En el siguiente gráfico, comparamos la marca TROJAN con su modelo de batería T-105, vs el modelo Estacionaria y el modelo Gbat de la marca ROVERANO. Al 50% de descarga, tenemos baterías estacionarias que entregan 350 ciclos, mientras que de la misma marca tenemos el modelo gelificado Gbat con 600 ciclos; por otro lado, la marca norteamericana TROJAN de ácido líquido ante una descarga del 50% nos ofrece 1250 ciclos.
Conclusiones del caso práctico y de las baterías para placas solares
Esta comparativa es un inicio para la toma de decisiones, no corresponden a una verdad absoluta. Sin embargo, podemos sacar algunas conclusiones, no siempre las baterías de gel son mejores que las de ácido líquido, si tenemos en cuenta la cantidad de ciclos el modelo GBAT entrega 600 ciclos al 50% de descarga, vs una batería de ácido liquido como trojan que nos entrega 1250 ciclos.
Sin embargo, si el uso que se le va a dar a la batería es muy esporádico, donde la batería va a estar mucho tiempo sin uso, conviene usar el modelo GBAT que ofrece un menor auto descarga y nos garantizará una mayor vida útil en relación con una batería de ácido líquido. La relación calidad precio que encontremos en nuestro mercado, se sumará como factor determinante. El ritmo de carga y descarga, también.
Cuantificar los ciclos que nos entrega una batería a distintos niveles de profundidad de descarga, es una variable más certera y objetiva al momento de comparar distintas marcas y tecnologías de baterías. Nunca debemos perder de objetivo que una batería es más recomendable o no a una determinada aplicación, de acuerdo con la necesidad que deseamos cubrir.
Baterías de Litio para paneles solares
Las baterías de litio son una realidad, cuyo factor limitante es únicamente el precio. Su rendimiento está por encima del resto, pero lo importante para que su uso se masifique, es que mejore la relación precio-rendimiento. Para ello, dado que su rendimiento ya es alto, debería bajar su precio. Otras preguntas que surgen son… ¿Hay reservas de litio suficientes para normalizar su uso en instalaciones solares? ¿Qué tan sostenible es explotar esas reservas?
Entre sus ventajas no solo está un mayor rendimiento, sino menor volumen y peso, lo cual favorece mucho su logística. Además de mayor potencia, que puede ayudar en el arranque, encontramos más autonomía, y esta característica nos importa más en el mundo de las energías renovables. Con las baterías de litio, dejamos atrás el factor limitante del ratio de descarga mencionado en apartados anteriores. La nula emisión de gases y su inexistente mantenimiento, siguen sumando factores a favor de estas nuevas baterías para placas solares.
Como toda tecnología a medida que va aumentando su desarrollo, irá disminuyendo su precio, logrando que su uso no solo se de a nivel experimental o de parques solares, sino también en el auto-consumo de cada hogar, formando parte de la vida cotidiana de las personas o los instaladores solares residenciales. Ya se han logrado avances en esta línea. Conoce mas sobre baterías de litio en esta nota especializada
El aumento de la densidad energética acompañado de los avances mencionados anteriormente, han hecho que haya un descenso en el precio de las baterías de litio de aproximadamene un 80% en los últimos 20 años. Se estima que en unos 5 o 10 años más, el uso de las baterías para placas solares de litio, va a masificarse, por eso es importante que comiences a experimentar con ellas!
Precios de baterias de litio en Argentina, España y México
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Instalar obras fotovoltaicas y baterías para placas solares
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