Baterías Solares y Acumuladores Fotovoltaicos: Conceptos Esenciales

Conceptos Fundamentales sobre Acumuladores para Instalaciones Fotovoltaicas

1. Misión del acumulador fotovoltaico y diferencias con una batería de coche

La misión principal de un acumulador en una instalación fotovoltaica es cargarse con la electricidad procedente de los módulos solares para almacenar la energía. Posteriormente, esta energía se descarga para su uso. Gracias a su propiedad de reversibilidad, el acumulador puede repetir este ciclo de carga y descarga múltiples veces.

2. Tipos de baterías para instalaciones solares fotovoltaicas

Los tipos de baterías más comunes utilizados en instalaciones solares fotovoltaicas son:

• Plomo-ácido (Pb-ácido)
• Níquel-cadmio (Ni-Cd)
• Níquel-hierro (Ni-Fe)

3. Función de los tapones en baterías de vaso abierto OPzS y prevención de riesgos

La misión de los tapones en las baterías de vaso abierto OPzS es evitar la pérdida de gases que se producen durante el proceso de carga, impidiendo que estos se liberen a la atmósfera. Para minimizar los riesgos asociados, es fundamental el uso de tapas y filtros adecuados.

4. Tensión de flotación y tensión de igualación

• Tensión de flotación: Es una tensión superior a la de circuito abierto, aplicada para mantener el acumulador completamente cargado cuando no está trabajando. Su principal función es evitar la autodescarga de la batería.
• Tensión de igualación: Es un proceso que asegura la carga completa y uniforme de todas las celdas de un acumulador en un tiempo determinado, que no suele ser superior a tres horas.

5. Cálculo de la tensión de flotación corregida por temperatura

Para un acumulador de plomo-ácido con una tensión de flotación recomendada de 2,32 V a 25 ºC, el valor corregido para una temperatura de 40 ºC es:

2,32 V - [(40 - 25) · 0.0055] = 2,2375 V ≈ 2,23 V

6. Capacidad de una batería: Definición, fórmula y unidad

La capacidad de una batería es la cantidad total de electricidad que puede almacenar. Se define como la intensidad de corriente (I) que es capaz de suministrar durante un determinado tiempo (t).

• Fórmula: Q = I · t
• Unidad: Se mide en Amperios-hora (Ah).

7. Influencia del régimen de descarga en la capacidad

La afirmación de que el régimen de descarga (relación intensidad-tiempo) afecta a la capacidad significa que la capacidad real de un acumulador no es constante, sino que depende de la rapidez con la que se descarga. La regla general es:

A mayor intensidad de descarga, menor es la capacidad efectiva del acumulador, y viceversa.

Por ejemplo, una batería tendrá una mayor capacidad útil (entregará más Ah totales) si se descarga en 100 horas (régimen C100) que si se descarga en 10 horas (régimen C10).

8. Términos clave del estado de una batería

• Profundidad de descarga (DOD - Depth of Discharge): Es el porcentaje de la capacidad total que se ha extraído de la batería en un ciclo de descarga, en comparación con su capacidad a plena carga.
• Estado de carga (SOC - State of Charge): Es el porcentaje de la capacidad que queda disponible en la batería en un momento dado, comparado con su capacidad nominal total. Es el opuesto al DOD (SOC = 100% - DOD).
• Profundidad de descarga máxima (PDmax): Es el porcentaje máximo de la capacidad total que el fabricante recomienda descargar para no dañar la batería y asegurar su vida útil.

9. Método de carga a tensión e intensidad constante (Carga IU)

Este método de carga, también conocido como carga por etapas, se desarrolla de la siguiente manera:

1. Fase de corriente constante (Bulk): Inicialmente, la batería se carga a una intensidad de corriente constante hasta que la tensión alcanza un valor predeterminado, conocido como tensión de gasificación o absorción.
2. Fase de tensión constante (Absorption): Una vez alcanzada esa tensión, se mantiene fija. Durante esta fase, la intensidad de corriente que absorbe la batería va disminuyendo progresivamente a medida que se completa la carga.

Este método se utiliza para cargar las baterías de forma rápida y segura, optimizando su vida útil.

10. Cálculo de la corriente de descarga en régimen C100

Para calcular la corriente constante que puede suministrar una batería de vaso abierto OPzS, modelo 5 OPzS 250, en un régimen de descarga C100, se utiliza su capacidad nominal para dicho régimen.

Suponiendo que las características de la batería indican una capacidad de 376 Ah en C100:

Corriente (I) = Capacidad (C100) / Tiempo (100 horas)

I = 376 Ah / 100 h = 3,76 A

Significado del resultado: Este valor indica que la batería puede suministrar una corriente constante de 3,76 Amperios durante 100 horas hasta descargarse por completo bajo las condiciones estándar para ese régimen.