El almacenamiento de la energía eléctrica ⚡ producida por una instalación solar fotovoltaica se hace a través de las baterías, por lo menos actualmente es así. Estas baterías son construidas especialmente para sistemas fotovoltaicos.
Debido a que la radiación solar es un recurso variable, en parte previsible (ciclo día-noche), en parte imprevisible (nubes, tormentas); se necesitan equipos apropiados para almacenar la energía eléctrica cuando existe radiación y para utilizarla cuando se necesite.
Las tres funciones de las baterías fotovoltaicas
Las baterías fotovoltaicas son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan tres funciones esenciales para el buen funcionamiento de la instalación: Almacenamiento, provisión de energía eléctrica, estabilización de la provisión.
Almacenamiento de energía eléctrica
Almacenan energía eléctrica en periodos de abundante radiación solar y/o bajo consumo de energía eléctrica.
Durante el día los módulos solares producen más energía de la que realmente se consume en ese momento. Esta energía que no se utiliza es almacenada en la batería.
Suministro eléctrico
Proveen la energía eléctrica necesaria en periodos de baja o nula radiación solar.
Normalmente en aplicaciones de electrificación rural, la energía eléctrica se utiliza intensamente durante la noche para hacer funcionar tanto lámparas o bombillas así como un televisor o radio, precisamente cuando la radiación solar es nula.
Estos aparatos pueden funcionar correctamente gracias a la energía eléctrica que la batería ha almacenado durante el día.
Estabilización del suministro eléctrico
Proveen un suministro de energía eléctrica estable y adecuado para la utilización de aparatos eléctricos.
La batería provee energía eléctrica a un voltaje relativamente constante. También, permite operar aparatos eléctricos que requieran de una corriente mayor que la que pueden producir los paneles (aún en los momentos de mayor radiación solar). Por ejemplo, durante el encendido de un televisor o durante el arranque de una bomba o motor eléctrico.
Características de las baterías
La Figura muestra una batería típica para aplicaciones fotovoltaicas. En su apariencia externa este tipo de baterías no difiere mucho de las utilizadas en automóviles. Sin embargo, internamente las baterías para aplicaciones fotovoltaicas están construidas especialmente para trabajar con ciclos de carga/descarga lentos.
Las baterías para sistemas fotovoltaicos generalmente son baterías de ciclo profundo. Esto significa que pueden descargar una cantidad significativa de la energía cargada antes de que requieran recargarse.
Batería fotovoltaica vs batería de automóvil
En comparación, las baterías de automóviles están construidas especialmente para soportar descargas breves pero superficiales durante el momento de arranque; en cambio, las baterías fotovoltaicas están construidas especialmente para proveer durante muchas horas corrientes eléctricas moderadas.
Así, mientras una batería de automóvil puede abastecer sin ningún problema 100 amperios durante 2 segundos, una batería fotovoltaica de ciclo profundo puede abastecer 2 amperios durante 100 horas.
Aunque el costo inicial es más bajo, no es recomendable utilizar baterías de automóviles en sistemas fotovoltaicos.
Las consecuencias más graves del empleo de batería de automóviles son:
- La vida útil de este tipo de baterías se acorta considerablemente,
- los procesos de carga/descarga se hacen ineficientemente.
Así, el ahorro en costos que puede tener comprar baterías de automóviles (en lugar de baterías fotovoltaicas) se pierde ante la necesidad de reemplazarlas frecuentemente.
Capacidad de una batería fotovoltaica
La capacidad de la batería se mide en “amperio-hora (Ah)”, una medida comparativa de la capacidad de una batería para producir corriente.
Dado que la cantidad de energía que una batería puede entregar depende de la razón de descarga de la misma, los Ah deben ser especificados para una tasa de descarga en particular.
La capacidad de las baterías fotovoltaicas en Ah se especifica frecuentemente a una tasa de descarga de 100 horas (C-100).
Esquema de una batería Plomo-Ácido
La capacidad de la batería para un sistema fotovoltaico determinado se establece dependiendo de cuanta energía se consume diariamente, de la cantidad de días nublados que hay en la zona y de las características propias de la batería por utilizar.
Además, se recomienda usar, cuando sea posible, una sola batería con la capacidad necesaria. El arreglo de dos o más baterías en paralelo presenta dificultades de desbalance en los procesos de carga/descarga.
Estos problemas ocasionan algunas veces la inversión de polaridad de las placas y, por consiguiente, la pérdida de capacidad de todo el conjunto de baterías.
Recomendaciones de seguridad personal y ambiental
También se recomienda colocarlas en una habitación bien ventilada y aislada de la humedad del suelo. Durante el proceso de carga se produce gas hidrógeno en concentraciones no tóxicas. Esto es así, siempre y cuando, el local disponga de orificios de ventilación ubicados en la parte superior de la habitación.
Después que las baterías hayan alcanzado su vida útil, deberán ser retiradas y llevadas a centros de reciclaje autorizados. En el caso de algunos proveedores, con la venta de la batería se responsabilizan también del retiro y reciclaje.
Por ningún motivo deben desecharse en campos abiertos o basureros. El derrame de la solución de ácido sulfúrico que contienen las baterías ocasiona graves daños al suelo, personas y animales.
Finalmente, es importante mantener alejados a los niños de las baterías para evitar cortocircuitos o quemaduras de ácido accidentales.
Al igual de lo que sucede con los módulos fotovoltaicos, se recomienda la ayuda de un conocedor del tema para que sugiera el tipo de batería que más conviene a una instalación fotovoltaica particular.
En términos generales, se debe adquirir baterías fotovoltaicas de calidad, que cumplan al menos las especificaciones mínimas.
Mantenimiento y vida útil de las baterías fotovoltaicas
Diferentes tipos y modelos de baterías requieren diferentes medidas de mantenimiento. Algunas requieren la adición de agua destilada o electrolito, mientras que otras, llamadas ‘baterías libre de mantenimiento’, no lo necesitan.
Generalmente, la vida útil de una batería de ciclo profundo es entre 3 y 5 años. Esto depende en buena medida del mantenimiento y de los ciclos de carga/descarga a los que fue sometida.
La vida útil de una batería llega a su fin cuando esta «muere súbitamente» debido a un cortocircuito entre placas. También cuando ésta pierde su capacidad de almacenar energía debido a la pérdida de material activo de las placas.
Las baterías para aplicaciones fotovoltaicas son elementos bastante sensibles a la forma como se realizan los procesos de carga y descarga. Si la batería se carga más de lo necesario, o si se descarga más de lo debido, ésta se daña.
Normalmente, procesos excesivos de carga o descarga tienen como consecuencia que la vida útil de la batería se acorte considerablemente.
El buen estado de la batería es fundamental para el funcionamiento correcto de todo el sistema. Ya que el costo de la batería puede representar hasta un 15-30 % del costo total, es necesario disponer de un elemento adicional que proteja la batería de procesos inadecuados de carga y descarga, conocido como regulador o controlador de carga.
