Cómo seleccionar una batería en una instalación solar fotovoltaica

Las instalaciones aisladas de energía solar fotovoltaica tienen como objetivos cubrir la demandad de electricidad de una vivienda, aprovechando la radiación solar. Dadas las características del recurso, es necesaria la acumulación de la energía para satisfacer dichas necesidades en cualquier momento.

Como hemos indicado en la introducción, la acumulación va ser un factor muy importante para que la instalación funcione correctamente, por ello vamos a introducir los factores de selección de la batería que debemos considerar:

Ciclos de carga-descarga

Es importante conocer el tipo de descarga al que vamos a someter a la batería, ya que dependiendo de la aplicación, va ser uno de los factores elementales a la hora de realizar la selección del tipo de batería. Podemos distinguir los siguientes tipos de ciclos:

• Ciclo diario superficial: Son aplicaciones donde las baterías son cargadas durante el día, y posteriormente sufre descargas, suaves durante la noche normalemente, ya que normalmente hemos tenido en cuenta los días autonomía y por lo tanto la descarga no es profunda.
• Ciclo anual: Lo vamos a encontrar en las instalaciones donde vamos a tener distinta producción de energía de los paneles FV, en los meses de invierno, por lo que vamos a tener largos períodos de baja carga.
• Ciclo diario profundo: Se tienen en instalaciones con ciclos diario caracterizado por una descarga profundas por la noche, este tipo de ciclado normalmente lo tenemos en instalaciones híbridas con varias tecnologías, por lo que no es necesario contar con, muchos días de autonomía, al existir varias fuentes de generación.

Tipos de acumuladores

Aunque en la actualidad podemos tener otras tecnologías además de las baterías químicas, como podrían ser los super-condensadores, sin embargo voy hacer hincapié, en las batería químicas, ya que los super-condensadores, tiene limitaciones para grandes capacidades
Dentro de las baterías químicas, podemos encontrar en el mercado los siguientes tipos;

• Baterías de arranque: Este tipo de baterías están preparadas para soportar descargas a altos valores de intensidad durante periodos muy cortos de tiempo. Normalmente sólo descargan un porcentaje pequeño de su capacidad. Son baterías con resistencia interna muy baja y el motivo es el gran número de placas planas conectadas en paralelo, el electrolito usado en este tipo de baterías es de alta densidad.
• Baterías de tracción: Se les conoce con dicho nombre porque son utilizadas en los vehículos eléctricos, básicamente en las carretillas eléctricas. La principal características de este tipo de baterías es la alta capacidad que se tiene con la finalidad de soportar descargas profundas, y cargas profundas y rápidas. Como inconveniente al que se someten a un consumo alto de agua por lo que tienen un mantenimiento elevado.
• Baterías estacionarias: Este tipo de baterías es muy utilizado en los sistemas de alimentación ininterrumpida tales como alumbrado de emergencia, señalización o sistemas de telecomunicación. Ya solamente con el tipo de aplicación podemos deducir como este tipo de baterías tienen periodos de flotación largos, donde están las baterías cargadas totalmente, para posteriormente tener profundas descargas esporádicas.

Período de carga

Otro de los factores que no debemos descuidar con el diseño de la batería es el período de carga de la misma donde podemos destacar tres etapas, que son las siguientes:

ETAPA I: Carga a corriente constante, hasta que la batería alcance un valor de voltaje predeterminado, dependiendo del fabricante del mismo.

ETAPA II: Carga a voltaje constante. Una vez alcanzado el voltaje definido en la etapa anterior la carga sigue a voltaje constante, y en esta etapa lo que va pasar es que la intensidad conforme aumenta la carga de la batería disminuye la intensidad.

ETAPA III: Flotación, el cargador o regulador solamente va suministrar la tensión e intensidad suficiente, como para mantener la batería en plena carga compensando las pérdidas por auto descarga y evitando situaciones de sobrecarga.

• Intensidad descarga

Esta magnitud, la denominamos con la siguiente nomenclatura, Cxxx, donde en los subíndices se nos indicara la relación al tiempo de descarga de la batería. En la siguiente gráfica podemos ver la relación de descarga de acuerdo a diferentes intensidades descarga.

Conclusión

Las baterías que generalmente van a ser más adecuadas para las instalaciones solares aisladas, son baterías estacionarias, que en próximos post analizaremos los diferentes tipos existentes, ya que el mercado ofrece muchas tecnologías diferentes de este tipo de baterías.

Además tendremos que seleccionar baterías con intensidades C50, o superior siempre adaptarnos a los consumos de la instalación, es decir baterías con largo larga duración de descarga, evitando instalar baterías de arranque para estas aplicaciones.

Un estado ideal para las baterías es el estado de flotación, por lo que tendremos que tener en cuenta, y deberemos de dimensionar la instalación con el objeto que la batería trabaje el mayor tiempo posible en este estado.

Todo esto, de una forma mucho más especializada y detallada, se aborda en el Curso de Energía Solar fotovoltaica de SEAS, que tiene por objetivo formar personas cualificadas en esta tecnología para responder antes las necesidades de sostenibilidad europeas.