El banco de batería es el encargado de almacenar la energía eléctrica (durante un cierto número de días) generada en los paneles para compensar la variabilidad de la radiación solar. Son indispensables en los sistemas fotovoltaicos autónomos, pero también se puede utilizar en sistemas conectados a la red eléctrica a través del inversor híbrido. Además, proporcionan una elevada potencia instantánea y fijan la tensión de trabajo de la instalación.
Como punto de partida en el diseño de banco de baterías para un sistema fotovoltaico debemos tener en cuenta un conjunto de parámetros para evitar dimensionar por exceso o por defecto.
- Consumo promedio de energía
- Profundidad de descarga
- Capacidad de almacenamiento
- Dias de autonomia
Profundidad de descarga
Un factor importantes que está fuertemente relacionado con la durabilidad de las baterías es la profundidad de descarga. Este valor advierte que solamente podemos extraer un porcentaje de la energía almacenada en una batería y no su totalidad.
Se debe distinguir entre la profundidad de descarga diaria y estacional. La profundidad diaria se refiere al ciclo normal de carga y descarga en un día y se sugiere que no sea mayor a 20%, mientras que la estacional se refiere al periodo de tiempo de varios días sin radiación solar y se calculará para que no supere el 70% de la energía almacenada. El siguiente gráfico muestra la curva que relaciona la profundidad de descarga con el número de ciclos de una batería y como este parámetro influye en la vida útil de la misma
Capacidad
La capacidad es un parámetro importante que se emplea para evaluar la cantidad de electricidad que puede almacenar una batería y entregar en el proceso de descarga. Se mide en ampere hora y se obtiene con las siguientes expresiones
Régimen de carga y descarga
Se refiere a la velocidad de carga y descarga, por ejemplo si tenemos una batería de 225Ah se descarga en 100 horas a una corriente de 2,25A se dice que el régimen de descarga en 100 horas es C100 = 225Ah. Se sugiere siempre respetar la corriente de carga y descarga así como evitar sobrecargas y sobre descargas ya que es decisivo para alarga la vida útil del banco.
Autonomía
Se conoce como tiempo de autonomía a los días que el sistema está diseñado para funcionar sin generación fotovoltaica.
El valor generalmente adoptado es entre 2 y 5 días para contar con el suficiente respaldo energético. De este modo, nos aseguramos que la mayor parte del tiempo el banco de batería va a estar trabajando a un régimen de descarga apropiado y profundidad de descarga diario cercano al 20% . No obstante, este valor puede variar dependiendo de las condiciones climáticas y los requerimientos energéticos de cada instalación.
Otro método para determinar los días de autonomía es buscar en el registro del clima la cantidad de días con baja radiación solar consecutivos más frecuente, y seleccionar el valor en virtud de esta información.
Veamos un ejemplo de dimensionamiento práctico
Supongamos que tenemos un inversor-cargador de 3kw de 24v conectado a 4 paneles de 270w, las cargas que alimenta nuestro sistema es una heladera, un televisor, un lavarropas y 10 luces led de 10w. El consumo de energía diario promedio se consideró 4,2 kwh/dia. Aplicando la fórmula obtenemos para profundidad de descarga diaria y estacional
Obtenemos la capacidad del banco como sigue
En este punto debemos elegir entre las baterías disponibles en el mercado. Seleccionamos una batería de ciclo profundo de 225Ah
Como las baterías son de 12v y nuestro sistema es de 24v se suman dos en serie para llegar al voltaje y seis para alcanzar la energía requerida. En síntesis, el banco diseñado para el sistema del ejemplo, estaría compuesto por doce baterías con seis en paralelo de dos baterías en serie.
