Descripción general de las baterías
Generalidades sobre las baterías
Renogy se especializa en sistemas fuera de la red, que son componentes de sistemas solares que utilizan baterías. Las baterías son necesarias como método para almacenar la energía generada por los paneles solares para cuando se necesite la energía. Vienen en múltiples formas y operan con múltiples principios. Generalmente tienen una clasificación de nivel de voltaje (típicamente 6 V o 12 V), así como una clasificación de amperios-hora, denotada como «Ah». Renogy ofrece 4 tipos principales de baterías: Plomo-ácido selladas (SLA), Plomo-ácido inundadas (FLA), Malla de vidrio absorbente (AGM) y Gel, cada una con su propio conjunto de propiedades únicas. Al elegir las baterías, se debe prestar atención a la vida útil, el tipo de tecnología y el costo. Encontrar el equilibrio entre estos tres factores ayudará a los usuarios a encontrar una batería específicamente para sus necesidades.
Tipos de baterías
El tipo de batería más común y básico es la Plomo-ácido sellada (SLA). Son la tecnología de batería más antigua. Son la primera batería sin mantenimiento y, debido a su composición, generalmente se pueden montar en otras orientaciones físicas sin fugas. En definitiva, las SLA están diseñadas para reducir el mantenimiento, el riesgo de explosión y el mal olor que pueden crear otros tipos de baterías.
Las baterías de Plomo-ácido inundadas (FLA) se denominan baterías «húmedas» debido a la solución líquida que tienen en su interior. Este tipo de baterías requieren más mantenimiento, ya que hay que estar atento a sus niveles de agua. Estas baterías son sensibles a las vibraciones y a los golpes debido a sus niveles de agua y tienen una alta tasa de descarga. Sin embargo, las baterías FLA suelen tener el costo más bajo por AH. Estas baterías también tienen uno de los historiales más largos con el almacenamiento de energía alternativa. Por razones de seguridad, esto significa que las baterías FLA no deben colocarse en el mismo espacio cerrado que los controladores de carga u otros dispositivos eléctricos propensos a producir chispas. De lo contrario, se requiere una ventilación más intensa para minimizar este riesgo.
Las baterías de Malla de vidrio absorbente (AGM) son otra batería sin mantenimiento que tiene un material de fibra de vidrio en su composición química para el flujo. Este material es especial y puede hacer que la batería esté completamente sellada y puede funcionar bien contra la gasificación debido a las placas. En muchos casos, suelen cargarse más rápido que las baterías FLA y son resistentes a las vibraciones. Estas baterías suelen funcionar mejor en temperaturas más frías. Sin embargo, estas baterías suelen ser más caras que las FLA y son más sensibles a la sobrecarga. Con el tiempo, tienen una disminución gradual de la capacidad, y esto se intensifica si la batería no se cuida adecuadamente.
Las baterías de gel (Gel) son otra batería sin mantenimiento gracias al material similar al gel que se encuentra en el interior de la batería, lo que la hace completamente sellada. Las baterías de gel son excelentes para condiciones extremas porque tienen puntos de ebullición más altos. Las características de las baterías de gel incluyen un alto rendimiento hasta el final de la vida útil de la batería, disponibilidad de baterías de mayor tamaño y un mejor rendimiento en temperaturas más cálidas. Sin embargo, las baterías de gel suelen ser los tipos de baterías más caros e igualmente sensibles a la sobrecarga.<
Batería de ciclo profundo vs. batería de arranque
Para una compatibilidad efectiva en sistemas fuera de la red, las baterías que utilizan paneles solares necesitan una batería de «ciclo profundo». Las baterías de ciclo profundo están diseñadas para la carga y descarga continua, que es la aplicación solar exacta. Las baterías de arranque están diseñadas para arrancar un motor con cargas altas momentáneas y durante unos pocos segundos. Esto significa que las baterías de arranque no pueden ser de ciclo profundo porque el énfasis está en la energía inmediata y no en la capacidad.
Las baterías de ciclo profundo tendrán una clasificación de Ah, mientras que las baterías de arranque también podrían tener una clasificación de Ah o una clasificación de capacidad de reserva (RS), así como una clasificación de amperios de arranque en frío (CCA). CCA se refiere a la capacidad de la batería de arranque para entregar energía a bajas temperaturas. Las baterías de arranque no se pueden intercambiar por baterías de ciclo profundo y viceversa. La composición química de una batería de arranque fallaría o se disolvería en una aplicación de ciclo profundo.
Uso de la batería en el sistema
Las características generales de una batería determinarán su uso en los diseños del sistema. Hay tres características principales de interés: la capacidad, el voltaje y las especificaciones de carga/descarga. La capacidad de la batería se mide en una unidad llamada amperios-hora (Ah). Esto representa la cantidad de amperios que se transfieren a una batería en una hora. Si se pensara en una batería como si fuera un vaso capaz de almacenar líquido, la capacidad del vaso es esencialmente la cantidad de líquido que se puede almacenar (onzas). Si luego se vertiera el vaso, la velocidad a la que el agua saliera del vaso sería el caudal, análogo a la corriente (onzas/minuto). Si se quisiera saber cuánto tiempo tardaría el vaso en vaciarse, se podría dividir su capacidad por el caudal.
Una última comprensión del comportamiento de la capacidad de la batería es observar que el voltaje de una batería que se lista es lo que se conoce como voltaje nominal. El voltaje real de la batería varía con el tiempo como se describió anteriormente y típicamente nunca está en el voltaje nominal. Por ejemplo, una batería de 12 V cuando está llena generalmente tiene un voltaje real de alrededor de 12.7 V cuando está llena. Esto surge de que los voltajes de las celdas no son del todo uniformes. También debe tenerse en cuenta que al cargar la batería, dado que el voltaje debe ser más alto para mover la carga, el voltaje de carga real suele ser de 13.2-14.6 V.
Bancos de baterías
Las baterías individuales suelen ser demasiado pequeñas en términos de capacidad de almacenamiento o voltaje. Las capacidades de almacenamiento a menudo deben aumentarse para solucionar problemas de mantenimiento de la batería o para extender los tiempos de funcionamiento de las cargas conectadas. Es posible que sea necesario aumentar los voltajes para reducir el amperaje del sistema a través de varios componentes o para cumplir con los requisitos del controlador de carga. Alcanzar los requisitos necesarios del sistema eléctrico se puede lograr fácilmente conectando las baterías de la manera adecuada en conexiones en serie o en paralelo. Cablear las baterías para lograr la capacidad necesaria es similar al cableado interno de la batería utilizado para crear la batería misma a partir de las celdas individuales. Sin embargo, se debe prestar especial atención a esta interconexión externa. Un objetivo clave de diseño para los bancos de baterías es mantener todos los componentes lo más idénticos posible para reducir el desgaste de las baterías. Esto incluye:
- Longitud del cable de interconexión
- Capacidades de la batería
- Valores nominales de los fusibles de interconexión
Dimensionamiento de la batería
El banco de baterías debe basarse en el uso previsto. A veces, esto podría ser para electrodomésticos diarios o para períodos prolongados de almacenamiento de energía, quizás 2 o 3 días de energía de respaldo. Los sistemas más pequeños suelen utilizar sistemas de 12 V y los sistemas más grandes, como los de 1200 W o más, utilizan bancos de baterías de 24 V. La razón principal es la eficiencia. A menos que el controlador de carga lo permita, es mejor tener solo un controlador en un banco de baterías y no varios, ya que pueden interferir con la eficiencia de la carga.
Digamos que tienes un televisor de 200 W que quieres usar durante 10 horas al día. Eso son 2000 vatios-hora o 2 KWh de energía necesaria por día.
Multiplicas la energía que necesitas por 2, ya que quieres conservar al menos el 50 % de una batería de ciclo profundo para una larga vida útil de la batería. Eso significa que en realidad necesitas 4000 Wh, pero deberías usar 2000 Wh sin dañar tu batería.
Dado que voltios x amperios = vatios, voltios x amperios-hora = vatios-hora, y vatios-hora/voltios = amperios-hora. Así que divide tus 4000 vatios-hora necesarios por una batería de 12 V, y tendrás 333,33 amperios-hora. Podrías conseguir esto en una batería grande o en varias baterías más pequeñas de 12 V que sumen lo que necesitas.
