Calcula la capacidad de las baterías que necesitas para almacenar energía solar

Un elemento crucial en el diseño de un sistema de energía solar fuera de la red es determinar el tamaño de las baterías que necesitas para almacenar la energía, que sean del tipo más adecuado a tu presupuesto, disponibilidad de espacio y que la instalación esté debidamente realizada. Ese banco de baterías almacenará la energía solar excedente para su uso durante la noche o en días nublados donde las placas exteriores no tienen un óptimo rendimiento, pero a la hora de dimensionar la instalación de baterías debes considerar diferentes factores.

Profundidad de descarga (DOD). Es el porcentaje de la capacidad de la batería que se puede utilizar antes de que deba recargarse. Por ejemplo, una batería con un 50% de DOD se puede descargar hasta el 50% de su capacidad antes de requerir una recarga. La DOD afecta el tamaño necesario del banco de baterías; una DOD más alta requiere un banco de baterías más grande.

Tasa de descarga. Se refiere a la cantidad de corriente que se puede extraer de la batería en un momento dado. Cuanto mayor sea la tasa de descarga, más energía se puede almacenar en la batería. El sistema se puede diseñar para satisfacer la demanda máxima de energía en un día, en lugar de la demanda promedio, lo que reduce el costo general del sistema.

Temperatura. También afecta la capacidad de la batería. Las baterías descargan más rápido a temperaturas más altas, por lo que el diseño del sistema debe considerar el peor escenario climático posible. Por lo general, se parte de la temperatura diaria promedio, pero en regiones con condiciones climáticas extremas, es necesario considerar la temperatura más alta esperada.

Pérdidas de voltaje del sistema. Son un factor a menudo pasado por alto que afecta la capacidad de la batería. Estas pérdidas ocurren cuando la corriente se convierte de CC a CA. En la mayoría de los casos, las pérdidas de voltaje del sistema se pueden ignorar, pero en situaciones con cables de extensión largos o muchos electrodomésticos, es necesario tenerlas en cuenta.

Tamaño de las cargas individuales. Se refieren a los dispositivos o herramientas que consumen energía de la batería. El total de cargas del sistema debe ser inferior a la tasa máxima de descarga de la batería para evitar dañarla y garantizar una larga vida útil. Por ejemplo, si utilizas una batería de plomo-ácido con una tasa máxima de descarga de 50 amperios, el total de cargas debe ser inferior a 50 amperios.

Tamaño de la carga total. Es la cantidad total de energía consumida en un día. Esto incluye el consumo energético de las cargas individuales y cualquier otro dispositivo alimentado por el sistema de almacenamiento de energía solar. El diseño del sistema debe asegurarse de que la carga total sea inferior a la tasa máxima de descarga de la batería para proteger la batería y garantizar su vida útil.

Eficiencia del arreglo solar. Es el porcentaje de luz solar que se convierte en energía eléctrica utilizable. Una mayor eficiencia significa menos pérdida de energía por calor. Por lo general, los paneles solares monocristalinos son los más eficientes, aunque también son más caros. Para un presupuesto ajustado, se pueden considerar paneles solares policristalinos o amorfos.

Duración de la operación de las cargas individuales. Al dimensionar el banco de baterías, también debes considerar la duración durante la cual cada carga individual operará. Por ejemplo, si deseas alimentar un refrigerador durante 24 horas, necesitarás una batería de mayor capacidad que si solo planeas usarlo durante 12 horas. Es recomendable sobrestimar la cantidad de energía necesaria para asegurarte de que siempre tengas suficiente energía disponible.

Horas pico de sol. El último factor a considerar es el número de horas pico de sol que experimentarás en un día. Las horas pico de sol se refieren a las horas de luz solar directa que recibirás en un día. Esto varía según tu ubicación y la época del año. En la mayoría de los casos, puedes utilizar el número promedio de horas pico de sol para tu área. Sin embargo, si vives en una zona con condiciones climáticas extremas, es posible que debas considerar el peor escenario.

Cómo calcular la capacidad de batería que necesita mi instalación.

La mejor opción es que si quieres instalar un banco de baterías, lo hagas con especialistas y te asesoren debidamente de tus necesidades. Pero si quieres ir “por libre” o con las cosas bien claras, debes tener bien claro los siguientes parámetros.

Tu consumo diario de energía. Puedes encontrar esta información en tus facturas de electricidad, calculando tu promedio diario.

Cuántos días de respaldo se requieren. El número de días que deseas que tu sistema funcione sin luz solar determinará la capacidad requerida.

La potencia máxima que la batería puede proporcionar. Esto dependerá del número de celdas de batería que tengas en tu sistema y cómo estén conectadas entre sí, ya que existen baterías que tienen un alta potencia pero no demasiada capacidad, y a la inversa.

Con estos datos, puedes usar la siguiente fórmula para calcular la capacidad de la batería:

Baterías necesarias (Ah) = Consumo diario (Ah) x Días de respaldo x Factor de corrección anual 1.15 / DOD (%).

Por ejemplo, si tu consumo diario es de 100 Ah, deseas tres días de respaldo usando las mejores baterías para un sistema de almacenamiento de energía solar fuera de la red y tus baterías pueden proporcionar un DOD del 60%, la fórmula aplicando todos esos datos quedaría de la siguiente manera.

Baterías necesarias (Ah) = 100 Ah x 3 días x factor de corrección anual de 1.15 / 0.6 = 575 Ah.

Por tanto, necesitarías aproximadamente cinco baterías de 100 Ah para alimentar tu sistema durante el tiempo requerido.

Tipos más comunes de baterías para almacenar energía solar y su eficiencia.

Existen varios tipos de baterías utilizadas en sistemas de almacenamiento de energía solar. Cada tipo tiene sus propias características y eficiencia. Las más comunes son:

Baterías de plomo-ácido. Estas son baterías económicas y ampliamente utilizadas en sistemas solares fuera de la red. Tienen una eficiencia moderada y son adecuadas para aplicaciones de pequeña escala. Sin embargo, su ciclo de vida es limitado en comparación con otros tipos de baterías.

Baterías de Iones de litio. Son conocidas por su alta eficiencia y vida útil prolongada. Son ligeras y compactas, lo que las hace ideales para aplicaciones residenciales. A pesar de ser más costosas que las de plomo-ácido, su eficiencia y durabilidad a largo plazo las convierten en una opción popular.

Baterías de flujo. Estas baterías utilizan un electrolito líquido y son conocidas por su larga vida útil y su capacidad de almacenamiento de energía a gran escala. Son ideales para aplicaciones comerciales e industriales debido a su capacidad de almacenar grandes cantidades de energía.

Baterías de níquel-hierro: Aunque menos comunes en aplicaciones solares residenciales, las baterías de níquel-hierro son conocidas por su durabilidad y vida útil extremadamente larga. Son resistentes a las condiciones climáticas adversas y al abuso, lo que las hace ideales para entornos extremos.

En términos de eficiencia, las baterías de iones de litio generalmente lideran el camino con una alta eficiencia de carga y descarga. Sin embargo, la elección del tipo de batería dependerá de tus necesidades específicas y presupuesto.

Cuánto pueden durar las baterías.

La duración de las baterías varía según el tipo sus propiedades internas, la temperatura a la que trabajan o los ciclos de carga y descarga a los que las sometas en el tiempo. Las baterías de plomo-ácido suelen durar de 3 a 5 años, mientras que las baterías de iones de litio pueden durar más de 10 años. Las baterías de flujo y las de níquel-hierro pueden durar aún más tiempo, superando las dos décadas en algunas situaciones.

Puedo ampliar las baterías en un futuro.

En muchos casos, los sistemas de almacenamiento de energía solar están diseñados con la posibilidad de ampliación en mente. Esto significa que puedes agregar más baterías en el futuro si deseas aumentar la capacidad de almacenamiento de energía de tu sistema. Sin embargo, esto debe planificarse cuidadosamente y puede requerir la actualización de otros componentes del sistema, como el inversor y el controlador de carga. La flexibilidad para ampliar tu sistema en el futuro es una ventaja importante de los sistemas solares. Te permite ajustar tu sistema a medida que cambian tus necesidades energéticas y tu presupuesto. Si bien la ampliación es posible, es aconsejable consultar a un profesional en energía solar para garantizar una expansión eficiente y sin problemas de tu sistema de almacenamiento de energía.