La importancia de la batería solar en los sistemas de energía solar autónomos

Las baterías solares cumplen un papel esencial en un sistema solar ya que son el recipiente donde se almacena la energía generada en las placas solares. De esta forma, el propietario podrá utilizar la energía en el momento que la necesite durante las 24 horas del día. Sin ellas, la energía debería consumirse en ese momento o se perdería. A diferencia de una batería de coche, la batería solar tiene una construcción interior completamente diferente, lo que le permite grandes descargas de energía durante muchos años. Son baterías preparadas para esta función cada día del año.

En los tiempos modernos, cada vez más personas buscan formas de reducir su huella de carbono y tomar decisiones sostenibles. El sistema fotovoltaico autónomo puede proporcionar una fuente fiable de energía limpia que no depende de combustibles fósiles ni de otras fuentes externas. Su eficacia depende en gran parte de la calidad de sus componentes, en particular del dispositivo de almacenamiento conocido como batería solar. Esta almacena la energía producida por las células fotovoltaicas y permite utilizarla cuando es necesario.

Este artículo analizará por qué una buena batería solar es esencial para los sistemas de energía solar y qué medidas deben tomarse para garantizar un rendimiento y una fiabilidad óptimos. También examinará las tendencias actuales en la investigación relacionada con esta tecnología y las consideraciones para futuras mejoras.

¿Qué es un sistema de energía solar autónomo?

Un sistema de energía solar autónomo es un sistema que funciona independientemente de la red eléctrica. Consta de paneles fotovoltaicos, un inversor y un banco de baterías, un regulador de carga y otros componentes en función de su aplicación. ¿De qué se encargan estas partes?

●      Los paneles solares se utilizan para convertir la luz solar en energía eléctrica.

●      El inversor toma la corriente continua del panel solar y la convierte en corriente alterna adecuada para alimentar aparatos o electrodomésticos.

●      El regulador solar de carga regula la cantidad de tensión que entra y sale de las baterías para evitar que se sobrecarguen o se dañen. Por lo tanto, asegura la máxima vida útil y rendimiento de los componentes del sistema.

Todos estos componentes trabajan juntos para captar la luz solar y convertirla en electricidad utilizable para almacenarla en baterías o utilizarla directamente. La principal ventaja de estos sistemas radica en su capacidad para suministrar energía eléctrica en lugares donde no existen servicios públicos de red eléctrica y donde es muy caro traerla ya que obliga a la compañía eléctrica a instalar un transformador que hará pagar al cliente que lo solicite.

Uno de los componentes más importantes y a su vez más delicados y de mayor coste es el banco de baterías, que almacena la energía producida por los paneles fotovoltaicos (FV) durante el día gracias a la radiación solar. Las baterías permiten a los usuarios:

1.     Almacenar la electricidad generada por los paneles para utilizarla más tarde por la noche o cuando el cliente lo requiera, lo que les permite aprovechar al máximo la fuente de energía renovable disponible.

2.     Actúan como amortiguador frente a las fluctuaciones de carga a corto plazo, proporcionando un suministro de energía estable incluso si el consumo aumenta repentinamente. Para ello es importante un buen dimensionamiento de las baterías, factor clave que tenemos muy en cuenta en Damia Solar.

3.     Permiten gestionar el consumo de electricidad de forma más eficiente, ya que proporcionan acceso al almacenamiento de energía renovable in situ.

Toda la energía se genera siempre en corriente continua y se almacena en estas baterías. Para poder hacer uso de esta energía hay que convertirla en corriente alterna mediante un inversor de corriente, convirtiendo la energía continua de 12 voltios, 24 voltios o 48 voltios, en corriente alterna de 230 voltios como la que se recibe en cualquier vivienda convencional mediante la compañía eléctrica. De este modo se pueden utilizar todo tipo de dispositivos electrónicos como bombas de agua, luces y electrodomésticos con lavadora, lavavajillas, frigorífico, congelador, etc. Esto las convierte en elementos esenciales en cualquier instalación solar aislada, ya que son capaces de garantizar un funcionamiento ininterrumpido independientemente de las condiciones meteorológicas o de la disponibilidad de luz solar.

Tipos de baterías solares para sistemas autónomos

Las baterías solares son un componente esencial de los sistemas de energía solar autónomos o también llamados sistemas de energía solar aislada. Las baterías almacenan la energía producida por los paneles solares y proporcionan una fuente fiable de electricidad cuando se necesita. Existen varios tipos de baterías:

Baterías de iones de litio (Li-ion):

PROS

●      Número elevado de ciclos de descarga profunda.

●      Buena vida útil

●      Pueden soportar temperaturas extremas.

●      Peso menor al resto de baterías.

CONTRAS

●      Tecnología reciente y reducida fabricación en escala.

●      Costes de fabricación muy elevados para grandes almacenamientos de energía como es el solar.

Baterías de plomo-ácido abiertas:

PROS

●      Las baterías solares más económicas del mercado.

●      Ideales para pequeñas instalaciones o bien para instalaciones donde no se utilicen bombas de agua ni aparatos eléctricos con motores.

CONTRAS

•       Requieren un mantenimiento periódico de agua destilada.

•       Deben colocarse en un lugar ventilado.

•       No soportan los picos de arranque de motores o grandes electrodomésticos. Lo que afectaría enormemente a su vida útil.

•       Son las baterías solares con menos años de vida (de 4 a 5 años en condiciones normales de uso).

•       Permiten un número limitado de descargas profundas.

•       Su peso.

Baterías de Gel y baterías AGM:

PROS

●      La mejor relación calidad-precio.

●      No requieren mantenimiento.

●      Ideales para instalaciones pequeñas o medias y en las cuales se utilicen bombas de agua o aparatos eléctricos con motores.

●      Soportan sin problemas los picos de arranque de motores sin afectar a su vida útil.

●      Bajo nivel de auto descarga.

CONTRAS

●       No se pueden conectar en paralelo más de 4 unidades. A partir de aquí las pérdidas de tensión serán importantes. Con lo cual, sólo son recomendadas para instalaciones de tamaño medio y pequeño.

●       Su peso.

Baterías Estacionarias o de vasos:

PROS

●      Las mejores baterías solares por rendimiento y con 20 años de vida útil.

●      Ideales para grandes instalaciones de energía solar.

●      Muy duraderas en condiciones duras de exigencia alta de consumo, incluidos los ciclos de alta temperatura.

●      Soportan sin problemas los picos de arranque de motores sin afectar a su vida útil.

●      Bajo nivel de autodescarga.

CONTRAS

●       La opción más cara.

●       Requieren mantenimiento.

●       Su peso y gran volumen.

La elección entre distintos tipos de baterías solares depende de factores principales como el presupuesto, los requisitos de rendimiento (es decir, los aparatos electrónicos que se van a conectar en la instalación solar autónoma) y la vida útil prevista. Conocer estos detalles garantiza que los usuarios seleccionen el tipo de batería más adecuado para satisfacer sus necesidades, evitando al mismo tiempo posibles problemas debidos a baterías inadecuadas cuyo resultado sea una vida útil muy corta de las mismas.

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¿Cómo elegir las baterías solares para los sistemas autónomos?

A la hora de elegir una batería solar para un sistema aislado autónomo, hay que tener muy en cuenta factores como el tamaño, el tipo (por ejemplo, las de plomo-ácido), el voltaje, la capacidad y el coste, para conseguir un rendimiento y una longevidad óptimos del sistema. Con el proceso de selección adecuado y unas prácticas de mantenimiento regulares, las baterías solares ofrecen a particulares y empresas una forma fiable de almacenar energía limpia sin depender de fuentes externas de electricidad costosas como con el uso de generadores eléctricos.

La capacidad de una batería determina cuánta energía puede almacenarse, lo que significa que afecta directamente al rendimiento de un sistema aislado de la red. Es importante elegir una batería o conjunto de baterías con la capacidad suficiente para disponer de energía cuando sea necesario. La calidad de la batería también influye en su vida útil; una mala calidad podría conllevar frecuentes sustituciones y por lo tanto reducir mucho la relación coste instalación – amortización, mientras que una buena calidad garantizará que se cumpla la vida útil y fiabilidad sin problemas de la instalación solar a lo largo del tiempo.

Mantenimiento y cuidado de las baterías solares en sistemas autónomos

Las baterías están sujetas a un desgaste natural que puede afectar a su rendimiento con el paso del tiempo. Es importante inspeccionarlas periódicamente y mantenerlas en buen estado para maximizar su eficiencia. Un mantenimiento adecuado incluye:

–       Comprobar los niveles de electrolito de las baterías de plomo-ácido abiertas, las cuales requieren el mantenimiento de vigilar el nivel de líquido en su interior y evitar que el nivel se encuentre tanto por encima como por debajo de los límites de nivel máximo y nivel mínimo indicados en ella. Añadir agua destilada para mantener el nivel dentro de los límites.

–     Controlar la tensión de circuito abierto a intervalos regulares mediante un tester o multímetro que además de detectar corriente alterna, también detecte corriente continua. Para detectar los primeros signos de sulfatación en las baterías. En baterías estacionarias es más fácil detectar el estado de sulfatación ya que van en un envase translúcido. (La sulfatación se detecta por un polvo de color blanco pegado en las placas internas de la batería. Si el polvo se encuentra en el fondo de la batería no debe preocuparse ya que será buena señal de que las placas internas de la batería están dessulfatadas y limpias).

–       Asegurarse de que no haya signos de corrosión en los terminales de las baterías. El funcionamiento a Corriente Continua provoca un estrés en los terminales produciendo diferentes presiones en su funcionamiento, con lo cual es muy importante verificar que las conexiones en los terminales estén siempre fuertes y en buen estado.

La esperanza de vida de una batería solar varía en función de su calidad tipo. Las baterías de plomo-ácido de ciclo profundo más comúnmente conocidas como baterías solares monoblock tienen una vida útil de 4 a 5 años en condiciones normales de uso. Por otro lado, las baterías AGM tienen una vida útil de 7 a 9 años en condiciones normales de uso. Mientras que las baterías de Gel tienen una vida útil de 9 a 12 años en condiciones normales de uso. Las baterías de Litio y las baterías estacionarias o de vasos, tienen una vida útil de 20 años. Siempre en condiciones normales de uso y si se cuidan correctamente.

Para prolongar su vida útil, se aconseja que los usuarios eviten descargarlas por debajo del 50% en baterías solar monoblock, baterías AGM y de Gel, mientras que evitar descargarlas por debajo del 25% en baterías estacionarias y en baterías de litio. Para ello es tan importante que la empresa de energía solar le realice un buen dimensionamiento de su instalación solar, es decir tener en cuenta sus consumos y calcularle la capacidad adecuada de las baterías. En Damia Solar somos expertos del sector y realizamos los cálculos para que los clientes son tengan problemas con la capacidad de sus baterías y puedan disfrutar de su instalación sin problemas. Somos una empresa profesional y tenemos muy en cuenta este hecho ya que las baterías son el componente más caro y a la vez más delicado de una instalación solar autónoma por lo tanto el cálculo debe realizarse bien para no perjudicar al cliente en un futuro.

Otro factor muy importante a tener en cuenta es el lugar donde se almacenan las baterías. Lo más importante es que se encuentren si es posible en un lugar con una temperatura media de 20 grados. Y que las variaciones de temperatura del lugar del día a la noche sean mínimas. No hay nada peor que baterías que estén en verano durante el día en un lugar a 40 grados y en invierno a temperatura bajo cero. Estas oscilaciones afectarán a su vida útil. Si se debe escoger un lugar para almacenarlas, siempre será mejor en una planta baja que debajo del tejado de la vivienda. Importante que haya ventanas con un buen cristal y que la ventilación del lugar sea por rejillas y no por paredes abiertas.

Es esencial seguir todos los protocolos de seguridad relativos al trabajo con componentes eléctricos al realizar cualquier tipo de trabajo de mantenimiento en un banco de baterías solares. Esto incluye desconectar las fuentes de alimentación antes de tocar cualquier terminal o cable, llevar equipo de protección como guantes y gafas cuando sea necesario y abstenerse de fumar cerca de las baterías debido al riesgo de incendio o explosiones causadas por la acumulación de gas combustible dentro de las celdas. Un mantenimiento adecuado de las baterías solares garantiza un rendimiento óptimo durante toda su vida útil, por lo que merece la pena cuidarlas bien.

Sistemas autónomos de energía solar y comunidades aisladas

La importancia de la batería solar en los sistemas de energía solar autónomos es evidente, ya que proporciona a los propietarios una estabilidad y fiabilidad al permitir la continuidad del suministro eléctrico, incluso en periodos de máxima demanda o cortes que habría en una vivienda convencional, conectada a la compañía eléctrica.

En muchas zonas rurales de todo el mundo que carecen de conexiones fiables a la red, las comunidades aisladas dependen de sistemas de energía solar para sus necesidades energéticas diarias. Estas comunidades suelen utilizar grandes bancos de baterías de iones de litio o bien de baterías estacionarias, las cuales se combinan con paneles fotovoltaicos para generar energía suficiente para las operaciones cotidianas, como iluminar la casa, calentar agua y cocinar. Utilizando esta combinación de tecnología estas comunidades pueden crear fuentes de energía auto sostenibles que requieren un mantenimiento mínimo y cuestan menos que conectarse a la red de la compañía eléctrica local, saturadísima y con cortes constantes.

Para estas comunidades sin conexión a la red, tener acceso a un suministro eléctrico fiable es fundamental para el desarrollo y el crecimiento y las baterías solares desempeñan un papel clave para ayudarles a lograr este objetivo.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto cuesta un sistema de energía solar autónomo?

El coste de un sistema de energía solar autónomo puede variar significativamente en función de la cantidad de energía que se necesite al día. Para obtener este dato se deberán ver cuantos aparatos se conectarán y su consumo total según el número de horas en uso al día. En Damia Solar disponemos de la gama más amplia en kits de energía solar para cubrir un gran número de necesidades. En general, para el uso residencial recomendamos nuestros kits solares que se pueden instalar mediante el Monta Fácil exclusivo de Damia Solar sin ayuda de un técnico.

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¿Son adecuadas las baterías solares para todos los climas?

El uso de baterías solares en sistemas autónomos de energía solar es una opción común para aquellos que buscan reducir sus costes energéticos. Pero, ¿son estas baterías adecuadas para todos los climas? En este apartado analizaremos las ventajas y desventajas del uso de baterías solares en distintos climas, así como su integración en el coste total del sistema.

En términos de eficiencia y resistencia, las baterías solares han demostrado su eficacia en muchos climas del mundo. Las células solares pueden capturar y almacenar la luz solar durante el día, y luego descargar la electricidad cuando se necesita por la noche o en días nublados. Además, las baterías suelen ser menos caras que los generadores basados en combustible, que requieren más mantenimiento a lo largo del tiempo.

Sin embargo, el uso de baterías solares en determinados climas presenta algunos inconvenientes. Por ejemplo:

Ventajas:

1.     Ahorro de costes frente a otras fuentes de energía

2.     Alto índice de eficiencia en la mayoría de las zonas climáticas

Inconvenientes:

1.     Duración limitada de la batería en función de las condiciones climáticas

2.     Bajo rendimiento en condiciones climáticas extremas, como inviernos fríos o veranos extremadamente calurosos.

Además, es importante tener en cuenta el coste total de propiedad de un sistema, incluidos los gastos de instalación, los requisitos de mantenimiento y las piezas de repuesto, si fuera necesario, antes de tomar una decisión sobre si invertir o no en esta tecnología. Por lo tanto, aunque la instalación de un sistema de baterías solares puede ser beneficiosa en algunos climas, es necesario considerar cuidadosamente si este tipo de solución de almacenamiento de energía es adecuado.

¿Cuál es la vida útil de una batería solar?

En términos generales, la vida útil de una batería solar puede variar en función de ciertas condiciones, como su marca y modelo, la exposición a factores ambientales, los niveles de uso y las prácticas de mantenimiento.

El tipo de batería solar más utilizado son las baterías de plomo-ácido, que tienen una vida útil prevista de entre tres y cinco años si se cargan correctamente y se mantienen con regularidad. Sin embargo, este periodo puede alargarse hasta diez o quince años si la batería se mantiene en condiciones ideales, con temperaturas más bajas y ciclos de carga que no superen el 80%. Los nuevos modelos de iones de litio tienden a durar más que los de plomo-ácido; sin embargo, también tienen un coste más elevado.

Para maximizar el rendimiento de cualquier batería solar es esencial conocer su funcionamiento, incluido el control de la temperatura, los ciclos de carga adecuados y el mantenimiento regular. Además, invertir en componentes de calidad garantizará una mejor protección frente a condiciones climáticas extremas, al tiempo que proporcionará una mayor longevidad y fiabilidad en general. Para climas fríos la batería más recomendable es la batería de Gel ya que como su nombre indica, en su interior tiene un líquido mucho más denso que en el resto de baterías, muy parecido a un gel, de allí su nombre. Esto hace que tenga una temperatura mínima de funcionamiento mucho más baja que el resto de baterías solares.

¿Existe algún problema de seguridad al utilizar un sistema de energía solar autónomo?

No, siempre y cuando este sistema de energía solar autónomo esté bien calculado y con los componentes adecuados y que tenga las protecciones adecuadas en cada lugar como son los fusibles y los magnetotérmicos. Así como con las secciones de cable correctas en cada parte de la instalación: de paneles a baterías y de baterías a inversor de corriente (transformador de energía de corriente continua a corriente alterna).

Las descargas eléctricas son uno de los riesgos más comunes asociados a los sistemas de energía solar. Por lo que para evitar riesgos de descarga eléctrica, también será esencial instalar sistemas de toma a tierra adecuados y utilizar sólo materiales homologados al conectar los componentes. Además, todos los cables expuestos deben mantenerse alejados de superficies metálicas y fuentes de agua como piscinas o estanques o de lugares con exceso de humedad.

También es muy importante que la estructura para los paneles solares se coloque en un lugar firme y se utilicen tornillos de buena calidad para su anclaje ya sea a un tejado o a una superficie plana. Ya que los fuertes vientos pueden aflojar las conexiones o incluso romper las estructuras y que los paneles solares salgan volando. Referente a las tormentas de granizo en muy rara vez se han visto casos con paneles dañados por estas causas. Las razones son que los paneles solares disponen de un cristal de seguridad como en los vehículos y en segundo lugar, porque los paneles se colocan en ángulo inclinados con lo cual la fuerza del impacto se reduce muchísimo.

Además de estas consideraciones, es crucial contratar a técnicos cualificados que entiendan cómo funciona cada componente dentro de todo el sistema. También es muy útil contar con un técnico experimentado que realice inspecciones periódicas una vez al año lo que garantizará su funcionamiento óptimo continuado en el tiempo y ver antes de que sean graves posibles problemas.

Conclusión

El uso de baterías solares en sistemas autónomos de energía solar es esencial y su importancia muy alta, pues permiten almacenar la energía para su posterior uso. Las baterías solares proporcionan la capacidad de almacenamiento de energía necesaria para un equipo solar permitiendo que el usuario de la instalación utilice la energía almacenada cuando la necesite, sin importar el momento del día o de la noche Las baterías solares modernas están diseñadas para proporcionar un rendimiento y servicio fiable a lo largo de sus años de vida útil.

Como ya hemos indicado, la elección de un tipo u otro de batería solar es crucial para el buen funcionamiento de la instalación solar y eso dependerá de lo que se conecte en la instalación. Con lo cual siempre recomendamos que se contacte con Damia Solar para el asesoramiento del tipo de batería y capacidad de batería adecuados. Al considerar un sistema de energía solar autónomo, es importante tener en cuenta las medidas de seguridad. Por ejemplo, debe realizarse un mantenimiento adecuado de la batería de forma periódica para garantizar un rendimiento óptimo.

En conclusión, la instalación de baterías solares en sistemas solares autónomos son un elemento esencial para almacenar la energía generada en los paneles solares y proporciona una excelente toma de energía renovable a un precio asequible. En cuanto a las consideraciones de seguridad, antes de la instalación siempre hay que tener en cuenta el mantenimiento periódico de la batería y el modelo adecuado.