En un sistema eléctrico, la función principal de las baterías es el almacenamiento de energía. Mediante los ciclos de carga y descarga, las baterías para sistemas solares convierten la energía eléctrica en energía química y la energía química en energía eléctrica respectivamente.
En el proceso de carga, la energía eléctrica puede provenir desde la red domiciliaria o desde un sistema de generación mediante energías renovables, como ser fotovoltaico, eólico, etc.
En el mercado se pueden encontrar varios tipos de baterías, como ser:
Cada una de ellas tiene sus propias características y sus distintas aplicaciones.
Baterías de Plomo-Ácido Abiertas
Como su nombre lo indica, las baterías para sistemas solares de Plomo-Ácido están construidas por electrodos de plomo y un electrolito de ácido sulfúrico.
Internamente Las baterías plomo-ácido están constituidas por celdas individuales conectadas entre sí en serie y paralelo. Estas celdas tienen una tensión de 2V, por lo que las tensiones típicas de estas baterías es de 6V y 12V. Su principal uso está en el sector automotriz, utilizadas como baterías de arranque, ya que son capaces de entregar una gran cantidad de corriente en un período muy corto de tiempo.
Es aconsejable intentar que la profundidad de descarga baje del 50%, ya que, de lo contrario, se reduce drásticamente la vida útil de la batería.
Otro factor a tener en cuenta es la temperatura a la que están expuestas. La temperatura óptima de trabajo es de 25°C. Si la temperatura aumenta, también aumenta la actividad química entre el electrolito y las placas de plomo, reduciendo así su vida útil.
Cuando la temperatura cae por debajo de cero se corre el riesgo de que el electrolito se congele. Si esto sucede, aumenta su volumen y puede provocar que se dañen las celdas o se rompa el recipiente de la batería.
La vida útil de este tipo de baterías, trabajando en las condiciones recomendadas por el fabricante, es de 3-4 años.
Ventajas:
- Bajo costo
- Fiabilidad
- Soportan grandes descargas puntuales
Desventajas:
- No soportan muchos ciclos de descarga profunda
- Necesitan mantenimiento: (Rellenar con agua destilada)
- Les afecta mucho la temperatura.
- No se las puede tumbar
Baterías de Gel
Las baterías para sistemas solares de gel son una evolución de las de Plomo-Ácido, ya que utilizan el mismo principio electroquímico para convertir la energía química en eléctrica y viceversa.
La diferencia está en que en estas baterías el electrolito se encuentra en forma de gel.
Se encuentran dentro de la familia de baterías VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries, batería de ácido-plomo regulada por válvula), lo que implica que son selladas y presentan una válvula de escape de gases si se presenta algún desperfecto.
Las tensiones típicas de estas baterías es de 6V y 12V y su uso mayor uso se da en instalaciones aisladas, donde se requieren baterías de larga duración.
La profundidad de descarga, no es un inconveniente en las baterías de gel, ya que no sufren daños si su capacidad baja del 50% repetidamente.
El efecto de la temperatura es similar al de las de Plomo-Ácido. Si queremos prolongar al máximo posible la vida útil de las baterías, no debemos exponerlas a temperaturas extremas.
Es necesario tomar ciertos recaudos al momento de cargar una batería de gel. Lo ideal es hacerlo con un cargador inteligente, ya que en estos se puede configurar el tipo de batería a cargar y éste ajusta los parámetros necesarios para una carga controlada.
Con las condiciones de trabajo especificadas por el fabricante, estas baterías tienen una vida útil superior a los 10 años.
Ventajas:
- Larga duración
- Gran resistencia a la profundidad de descarga
- No requieren mantenimiento
Desventajas:
- Costo elevado
- No soportan sobrecargas
Baterías AGM
Al igual que las de gel, las Baterías AGM (Absorbet Glass Mat, material absorbente de fibra de vidrio), son una evolución mejorada de las baterías de plomo-ácido, ya que utilizan el mismo proceso electroquímico para la conversión de energía eléctrica en química y la química en eléctrica. También se encuentran dentro de la familia VRLA, por lo tanto son de tipo selladas.
Al igual que las de Gel y Plomo-Ácido, las tensiones más comunes son de 6V y 12V, con un amplio rango de corriente de descarga.
Inicialmente se utilizaban en la industria de la aviación en la década del 80, pero debido a su fiabilidad son, actualmente, las que más aplicaciones tienen: baterías de tracción para vehículos eléctricos, baterías de alarmas, sillas de ruedas, baterías de servicio para embarcaciones y casas rodantes, como así también en sistemas fotovoltaicos.
Las baterías AGM pueden llegar a más de 500 ciclos con descargas por debajo del 50%, por lo que son muy buenas frente a la profundidad de descarga.
Una batería AGM puede llegar a durar más de 10 años, siempre que se tengan mínimos cuidados, entre los cuales, al igual que las de gel, el principal es el método de carga. Es indispensable utilizar un cargador inteligente al momento de cargar este tipo de baterías, ya que regula el flujo eléctrico en la etapa de absorción y lo detiene cuando la batería está completamente cargada. Esto evita la formación excesiva de gases en su interior.
Las baterías AGM son las que mayor resistencia a las temperaturas ofrecen. La fibra de vidrio protege el electrolito (ácido), que está empapado en él, evitando que se congele y haciéndolo más resistente al calor. Aun así, es recomendable tenerlas en un lugar a resguardo de las temperaturas extremas y de las condiciones meteorológicas severas.
Ventajas:
- Buena relación calidad/precio
- Gran resistencia frente a la profundidad de descarga
- No requiere mantenimiento
- Larga duración
Desventajas:
- No soportan sobrecargas
Baterías de Litio
Las baterías para sistemas solares de litio son completamente diferentes a las antes mencionadas, y también las más modernas. Emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Podemos dividir las Baterías de Litio en tres tipos a base de materiales catódicos diferentes:
- Óxido de cobalto
- Óxido de manganeso
- Fosfato de hierro
Cada una con sus particularidades: Las de Litio/Óxido de cobalto tienen la ventaja de su alta densidad de energía, pero tiene graves problemas de estabilidad. Las de Litio/Óxido de manganeso es la de mayor utilización por sus características y seguridad, pero su bajo rendimiento ante altas temperaturas es su mayor desventaja. Por último, las de Litio/Fosfato de hierro tienen las mejores características de seguridad y mayor cantidad de ciclos de vida (más de 2000 ciclos), con la desventaja de tener menor densidad de energía.
Internamente, la tensión de las celdas es de 3.5V, lo cual reduce el número de celdas en serie para alcanzar cierto voltaje, lo que reduce el costo de manufactura.
Este tipo de baterías no necesitan mantenimiento ni emiten ningún tipo de gas, lo que las hace adecuadas para el uso en el interior del hogar. Su uso se ha popularizado en equipos como ser computadoras portátiles y teléfonos móviles.
Ventajas:
- Poco peso (A igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y ocupa menos volumen)
- Descarga lineal
- Tienen una vida útil de 8~10 años
- Soportan un número muy alto de ciclos de carga
Desventajas:
- Su fabricación es muy costosa
