Fundamentos Técnicos y Mantenimiento de Acumuladores para Sistemas Solares Fotovoltaicos

Función y Tipos de Acumuladores Fotovoltaicos

Misión del Acumulador y Diferencia con Baterías de Coche

¿Cuál es la misión de un acumulador para una instalación fotovoltaica? ¿Qué diferencia hay con una batería de coche?

• Misión: Almacena la energía eléctrica generada. Se descarga y, debido a su reversibilidad electroquímica, se puede volver a cargar.
• Diferencia: Las baterías de coche están diseñadas para entregar una alta intensidad de corriente en un corto periodo (arranque), mientras que los acumuladores fotovoltaicos (estacionarios) están diseñados para entregar una intensidad menor de forma constante durante periodos prolongados y soportar ciclos profundos de descarga.

Tipos de Baterías Utilizadas en Instalaciones Solares

Indique qué tipos de batería se utilizan en las instalaciones solares fotovoltaicas.

Se utilizan principalmente baterías de tipo estacionarias, diseñadas para ciclos profundos y larga vida útil:

• Baterías de Plomo-Ácido (Pb-Ácido) de tipo estacionarias (ej. OPzS, OPzV).
• Níquel-Cadmio (Ni-Cd).
• Níquel-Hierro (Ni-Fe).

Mantenimiento y Regulación de Carga

Gestión de Gases en Baterías de Vaso Abierto (OPzS)

¿Cuál es la misión de los tapones de las baterías de vaso abierto OPzS? ¿Cómo podemos evitar los riesgos asociados a la gasificación?

• Misión de los tapones: Evitar la pérdida de gases de hidrógeno y oxígeno que se producen durante el proceso de carga (electrólisis del agua).
• Prevención de riesgos: Haciendo que los gases pasen por catalizadores para que vuelvan a convertirse en agua (recombinación), reduciendo así la necesidad de ventilación y el riesgo de explosión.

Conceptos de Tensión de Carga

¿Qué es la tensión de flotación de una batería? ¿Qué evita dicha tensión? ¿Qué aparato aporta la tensión de flotación? ¿Qué es la tensión de igualación?

Tensión de Flotación

Es la tensión constante y ligeramente superior a la nominal que se le aplica a una batería para mantenerla en estado de plena carga, compensando la autodescarga interna.

Función de la Tensión de Flotación

Evita que el acumulador sufra una autodescarga cuando no está en uso o cuando la demanda es baja.

Aparato que la Aporta

El Regulador de Carga (o el inversor/cargador).

Tensión de Igualación (o Ecualización)

Es un valor de tensión mayor que se aplica periódicamente a la tensión de flotación. Su objetivo es conseguir llevar todas las celdas al estado de plena carga en un tiempo más corto y homogeneizar la densidad del electrolito, corrigiendo posibles desequilibrios entre vasos.

Cálculo de la Tensión de Flotación Corregida por Temperatura

Si la tensión de flotación recomendada que nos da el fabricante en las especificaciones de un acumulador de Pb-Ácido es de 2.32 V para una temperatura de 25 °C. ¿Qué valor corregido de tensión de flotación le corresponde si la temperatura en el momento de efectuar la recarga es de T actual = 40 °C?

La corrección de la tensión de flotación es crucial para la vida útil de la batería, ya que la tensión requerida disminuye a medida que aumenta la temperatura.

Cálculo:

V_corregida = V_nominal - [(T_actual - T_nominal) * Coeficiente_corrección]

V_corregida = 2.32 V - [40 °C - 25 °C] * 0.0055 V/°C

V_corregida = 2.32 V - [15] * 0.0055 V/°C

V_corregida = 2.32 V - 0.0825 V

Resultado: 2.2375 V (aproximadamente 2.23 V).

Capacidad y Métricas de Descarga

Definición de Capacidad de una Batería

Defina capacidad de una batería. Fórmula y unidad.

La capacidad es la intensidad de corriente que es capaz de suministrar la batería en un determinado tiempo, hasta alcanzar su tensión mínima de descarga.

• Fórmula (simplificada): Q = I · t
• Unidad: Amperios-hora (A·h).

Régimen de Descarga y su Impacto

¿Qué quiere decir que el régimen de descarga (intensidad-tiempo) afecta a la capacidad? Ejemplo: C10 o C100.

Significa que a mayor intensidad de descarga (régimen más rápido), menor es el valor real de la capacidad que puede entregar el acumulador. Este fenómeno se conoce como el Efecto Peukert.

• Ejemplo C10: La capacidad nominal se mide si la batería se descarga completamente en 10 horas.
• Ejemplo C100: La capacidad nominal se mide si la batería se descarga completamente en 100 horas.

Generalmente, la capacidad medida a C100 será mayor que la capacidad medida a C10 para la misma batería.

Métricas Clave de la Batería

Defina: Profundidad de Descarga (DOD), Estado de Carga (SOC) y Profundidad de Descarga Máxima (PDmax).

Profundidad de Descarga (DOD - Depth of Discharge)

Relación porcentual entre la cantidad de corriente cedida por una batería y la capacidad total de la misma. Un DOD del 80% significa que se ha utilizado el 80% de la energía almacenada.

Estado de Carga (SOC - State of Charge)

Carga que le queda a la batería en ese momento, expresada como porcentaje de su capacidad total. Es el complemento del DOD (SOC = 100% - DOD).

Profundidad de Descarga Máxima (PDmax)

Tanto por ciento de la capacidad que se ha extraído de la batería al final del periodo de autonomía fijado, en comparación con la capacidad nominal a plena carga. Este valor es crítico para garantizar la vida útil del acumulador (muchos fabricantes recomiendan no superar el 50% de DOD).