Sistemas de Acumulación de Energía

Sistemas Fotovoltaicos Autónomos

Si existen baterías, almacenan energía para ser utilizada en periodos en los que no hay suficiente producción.

Sistemas Fotovoltaicos de Conexión a Red

No existen baterías, en los periodos en los que los paneles producen esa energía se vuelca a la red.

Funciones del Sistema de Acumulación (Baterías)

• Almacenar energía para alimentar la instalación durante un periodo determinado.
• Proporcionar una potencia instantánea elevada.
• Fijar la tensión de trabajo de la instalación (tensión nominal): 12V, 24V, 48V...

Parámetros de una Batería

• Tensión Nominal: valor asignado de funcionamiento, las baterías de plomo ácido están compuestas de 2V nominales.
• Tensiones Disponibles: 12V, 24V, 48V.
• Tensión de Vacío: tensión que presenta la batería sin carga (circuito abierto, no suministra intensidad).
• Resistencia Interna: cada celda individual que compone la batería presenta una pequeña resistencia a la circulación de la corriente.

12V son 6 celdas en serie.

Tensión de Trabajo: tensión que presenta una batería cuando alimenta una batería concreta.

Tensión de Flotación: el voltaje de flotación es la tensión a la que se mantiene una batería después de haber sido completamente cargada para mantener esa capacidad mediante la compensación de la auto-descarga de la batería.

Tensión de Final de Corte: valor a partir del cual el fabricante de la batería recomienda interrumpir la descarga para no dañarla.

Capacidad: cantidad de corriente que se puede obtener durante la descarga de una batería cargada a tope.

C(A.h) = I(A) x t(h) (Amperios hora)

La capacidad de una batería varía dependiendo del tiempo de descarga.

Estado de Carga (SOC)

Porcentaje de la capacidad disponible en la batería en un momento dado.

Profundidad de Descarga (PD)

Porcentaje de la capacidad de una batería que se ha extraído en un momento dado.

SOC + PD = 100%

Profundidad de Descarga Máxima (PDmax): valor de la profundidad de descarga que el fabricante recomienda no superar para proteger la batería de una descarga excesiva. Valor típico 70%, siempre mantendremos un 30% de la capacidad de la batería.

Tipos de Batería de Plomo Ácido

• Baterías de Arranque: para arrancar motores y suministrar una alta intensidad en un corto periodo de tiempo.
• Baterías Estacionarias: durante su utilización no van a moverse, adecuadas para instalaciones fotovoltaicas, mayor resistencia en ciclos de carga y descarga.

Otras

• Cerradas: no precisan mantenimiento.
• Abiertas: necesitan mantenimiento y si se hace bien su vida útil es mayor que las cerradas.
• De Gel: el electrolito no es un líquido, es un gel. Funcionan en cualquier posición ya que no se derraman, no forman gases. Son más caras pero tienen mayor duración.

Riesgos del Trabajo con Baterías

• Locales: al sobrecargar la batería se libera hidrógeno y se crea una atmósfera explosiva. También liberan gases tóxicos, por lo que necesitan una ventilación adecuada.
• Temperatura: especialmente cuando están descargadas, punto de congelación más bajo. No dejar a la intemperie.
• Salpicaduras de Ácido: si no son estancas, se necesita protección adecuada como gafas, guantes, ropa de trabajo y delantal de protección.

Acciones de Mantenimiento

• Mantenimiento Anual.
• Desconexión.
• Limpieza de la superficie.
• Revisión de los terminales de la batería.
• Comprobación del nivel del electrolito.
• Comprobación de la densidad del electrolito.
• Medida de tensión del circuito.
• Par de apriete de las conexiones serie-paralelo.
• Comprobación bancada.

Conexión en Serie: se suman tensiones, capacidad constante. En Paralelo es al revés.

Diseño de Sistemas de Acumulación

1. Obtener energía diaria consumida por los receptores (Er Wh/día), multiplicando la potencia de cada receptor por el número de unidades y por el tiempo medio de uso diario de cada uno de ellos, sumando el total.
2. Obtener la energía diaria suministrada por las baterías (Ed Wh/día), dividiendo la anterior entre el rendimiento total en tanto por uno de la instalación.
3. Obtener consumo medio diario (Qd Ah/día), dividiendo la energía diaria entre la tensión nominal del sistema de acumulación (12V, 24V, 48V).
4. Calcular la capacidad total del sistema de acumulación, multiplicando Qd por la autonomía y dividiendo por la profundidad de descarga máxima en tanto por uno (PDmax).
5. Obtener el tiempo de descarga de un sistema de acumulación: autonomía expresada en horas, se consultaran las tablas correspondientes a estas horas Cxx.
6. Acudir a las tablas y obtener un diseño combinado bloques en serie y en paralelo.