Baterías solares: una descripción general de los tipos de baterías adecuadas y sus características

Cálculo de la capacidad de batería necesaria

La capacidad de las baterías se calcula en función del período esperado de vida útil de la batería sin recargar y el consumo total de energía de los aparatos eléctricos.

La potencia media del aparato eléctrico durante el intervalo de tiempo se puede calcular de la siguiente manera:

P = P1 * (T1 / T2),

Dónde:

• P1 - placa de potencia del dispositivo;
• T1 – tiempo de funcionamiento del dispositivo;
• T2 es el tiempo total estimado.

Casi en toda Rusia, hay largos períodos en los que los paneles solares no funcionan debido al mal tiempo.

Instalar grandes conjuntos de baterías para su carga completa solo unas pocas veces al año no es económico.Por lo tanto, la elección del intervalo de tiempo durante el cual los dispositivos funcionarán solo en la descarga debe abordarse en función del valor promedio.

La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de la densidad de las nubes. Si el clima nublado en la región no es raro, entonces se debe tener en cuenta la falta de energía de entrada al calcular el volumen de la batería.

En el caso de un largo período en el que no sea posible utilizar paneles solares, es necesario utilizar otro sistema para generar electricidad, basado, por ejemplo, en un generador diesel o de gas.

Una batería cargada al 100% puede entregar energía hasta que se descarga por completo, lo que se puede calcular usando la fórmula:

P = U x yo

Dónde:

• U - voltaje;
• I - fuerza actual.

Entonces, una batería con un voltaje de 12 voltios y una corriente de 200 amperios puede generar 2400 vatios (2,4 kW). Para calcular la potencia total de varias baterías, debes sumar los valores obtenidos para cada una de ellas.

A la venta hay baterías con una potencia nominal alta, pero son caras. A veces es mucho más barato comprar varios dispositivos ordinarios completos con cables de conexión.

El resultado obtenido debe multiplicarse por varios factores de reducción:

• eficiencia del inversor. Con una combinación adecuada de voltaje y potencia en la entrada del inversor, se alcanzará un valor máximo de 0,92 a 0,96.
• eficiencia de los cables de potencia. Es necesario minimizar la longitud de los cables que conectan las baterías y la distancia al inversor para reducir la resistencia eléctrica. En la práctica, el valor del indicador es de 0,98 a 0,99.
• La descarga mínima permitida de las baterías.Para cualquier batería, existe un límite de carga más bajo, más allá del cual la vida útil del dispositivo se reduce significativamente. Por lo general, los controladores se configuran con un valor de carga mínimo del 15 %, por lo que el coeficiente es de aproximadamente 0,85.
• Pérdida de capacidad máxima permitida antes de cambiar las baterías. Con el tiempo, se produce el envejecimiento de los dispositivos, un aumento de su resistencia interna, lo que conduce a una disminución irreversible de su capacidad. No es rentable utilizar dispositivos con una capacidad residual inferior al 70%, por lo que el valor del indicador debe tomarse como 0,7.

Como resultado, el valor del coeficiente integral al calcular la capacidad requerida para baterías nuevas será aproximadamente igual a 0,8, y para las viejas, antes de que se cancelen, 0,55.

Para dotar de electricidad a la casa con la duración del ciclo de carga-descarga igual a 1 día requerirá 12 baterías. Cuando un bloque de 6 dispositivos está en descarga, el segundo bloque se cargará

Mantenimiento: cómo restaurar una batería de gel, reemplazo de electrolitos

Si realiza el mantenimiento de la fuente de alimentación de acuerdo con las recomendaciones del fabricante, lo más probable es que cumpla su vida útil sin ningún problema y no requiera acciones adicionales. Si la fuente de alimentación está hinchada o las placas están destruidas, recomendamos no restaurarla, sino comprar una nueva. ¿En qué casos se puede intentar revivir una batería de gel?

Si nota una pérdida de capacidad en su batería, es posible que el componente de gel se haya secado. En este caso, es necesario restablecer el equilibrio hídrico del elemento con agua destilada. A continuación, te mostraremos paso a paso cómo hacerlo.

Retire la cubierta de plástico.

Retire los tapones de goma de los frascos.

• Tome una jeringa y extraiga 1-2 cubos de agua destilada.
• Vierta agua en cada frasco.

• Deje la batería durante unas horas para permitir que el gel penetre en el agua.
• Si no hay suficiente agua, agregue; si hay exceso, retírelos con una jeringa.
• Compruebe el nivel de tensión en los terminales.
• Vuelva a colocar los tapones y cierre la tapa de la batería.
• Ponga la batería a cargar.

Además, puede ser necesaria la revitalización de la batería con una fuerte sulfatación de las placas, que se forma durante el funcionamiento de la batería. Hay dos formas de desulfatación:

Con la ayuda de la composición química Trilon V. Debe comprarse, diluirse en la proporción especificada y verterse en una batería presecada.

Tenga en cuenta que en las baterías de gel no siempre es posible eliminar completamente el electrolito en forma de gel. Después de la desulfatación con Trilon B, deberá enjuagar el interior con agua destilada, verter el electrolito en gel en la batería nuevamente, después de preparar la solución.

Como puede ver, el método es bastante problemático y requiere conocimientos y habilidades.
Con la ayuda de corrientes pulsadas de varias amplitudes. Durante esta operación, las corrientes pulsadas destruyen el sulfato de plomo. Vale la pena señalar que las baterías de gel, como se mencionó anteriormente, perciben de manera extremadamente negativa las caídas repentinas de voltaje y las altas corrientes. Los usuarios que han probado este método dicen que no siempre es posible lograr el objetivo. Esto se explica por el hecho de que, además del sulfato de plomo, las placas se destruyen y esto conduce a una pérdida de capacidad.

Como puedes ver, existen formas de recuperar baterías, sin embargo, no son muy adecuadas para fuentes de alimentación de gel.Le recomendamos que no intente revivir la batería de gel, sino que compre una nueva.

¿Es posible verter electrolito o agua en una batería de gel?

Como parte del mantenimiento de las baterías de gel, se pueden rellenar con agua destilada de la forma descrita anteriormente. No se recomienda verter agua corriente del grifo en las fuentes de energía; contiene demasiadas impurezas que interferirán con la reacción correcta.

El electrolito en su forma pura no se vierte en baterías de gel. Puede intentar hacer un electrolito absorbido, sin embargo, no podemos garantizar los resultados de tal experimento.

Las baterías de gel para automóviles son bastante populares debido a la ausencia de la necesidad de su mantenimiento. Como ves, el funcionamiento de estas fuentes de alimentación es sumamente sencillo. Sin embargo, muchos se desaniman por su alto costo. Con el mantenimiento adecuado (recarga oportuna, cumplimiento de las condiciones de almacenamiento), esta batería durará mucho tiempo y la restauración de la capacidad no requerirá mucho tiempo ni esfuerzo. ¿Cómo cuidas tu batería de gel? ¿Ha encontrado problemas durante la carga o la recuperación? Comparte tu experiencia con nuestros lectores.

Toda la vida

En la mayoría de los casos con paneles solares domésticos, el ciclo del subsistema de batería será de un día. Mientras opera en este modo, se reducirá la capacidad de la batería para almacenar energía en el mismo volumen. Se cree que al final de la vida útil de la batería, la capacidad restante de la batería debería ser el 80% de la nominal.

Dada esta característica, es bastante sencillo calcular la viabilidad económica de elegir determinadas baterías en un sistema con paneles solares.

Efecto de la profundidad de descarga en la vida útil (ciclos)

Efecto de la temperatura en la vida útil (años)

Reglas de funcionamiento

Al operar baterías, así como cualquier dispositivo técnico, debe seguir las reglas. En el caso de usar baterías en sistemas de estaciones solares, las reglas de operación están determinadas por la naturaleza de la operación de dichos sistemas y se expresan en los requisitos para baterías, como se describe anteriormente.

Debido a la gran carga eléctrica, que suele estar conectada a los sistemas de alimentación, es necesario incluir varias baterías en un solo grupo. Esto se hace para aumentar la capacitancia total y para aumentar el voltaje en la salida, o para lograr ambos objetivos.

Se utilizan tres esquemas para encender un grupo de baterías:

Consecuentemente. Con esta inclusión, la capacidad del grupo será igual a la capacidad de una batería, y
el voltaje se reflejará en la suma de los voltajes de todas las baterías del grupo.

Paralela. Con esta inclusión, el voltaje no cambia y es igual al voltaje nominal de una batería, y la capacidad del grupo se determina como la suma de las capacidades de las baterías incluidas;

Conjunto. Con este esquema de conmutación, se utiliza la conexión en serie y en paralelo de la batería.

Cuando combine baterías en grupos, recuerde que las baterías deben usarse en un grupo:

1. Un tipo;
2. Un contenedor;
3. Una tensión nominal.

Es deseable que las baterías tengan el mismo tiempo de funcionamiento y fabricante.

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Tipos y tipos de baterías de coche.

Una batería tradicional con placas de plomo y una solución de ácido sulfúrico como electrolito pertenece a la clase de baterías de plomo-ácido o WET ("húmedas" en terminología extranjera). En los automóviles, este tipo de batería se utiliza desde hace mucho tiempo y ya ha pasado por varias etapas de evolución asociadas a la complejidad del mantenimiento.

El hecho es que en el proceso de ciclos de carga y descarga, se forma una cantidad adicional de agua que, al evaporarse, cambia la densidad del electrolito. Además, la reacción química en el electrolito va acompañada no solo de la formación de sulfato de plomo y agua, sino también del desprendimiento de gases (hidrógeno y oxígeno) y la formación de vapores del propio electrolito.

El proceso de formación de gas es especialmente activo durante la conducción intensiva y la carga de la batería con altas corrientes; luego dicen que la batería está "hirviendo".

La evaporación de parte del electrolito no solo cambia la densidad, sino que también expone la parte superior de las placas, degradando la eficiencia y durabilidad de la batería. Es por eso que, en el pasado reciente, las baterías de plomo-ácido, además de monitorear el nivel de carga, requerían un control constante de la densidad y el nivel de electrolito, y el mantenimiento periódico era una parte integral de la operación.

Además de la sulfatación y evaporación del electrolito en baterías de este tipo, el material de la placa interactúa con el agua, formando óxidos de plomo, fuentes de corrosión y destrucción gradual de las placas.

La mejora de las baterías incluía, en primer lugar, la reducción del efecto negativo de estos tres factores, y la principal forma de resolver los problemas era utilizar nuevos materiales.

Por lo tanto, el uso de antimonio para aumentar la durabilidad de las placas se conoce desde hace mucho tiempo. Las tecnologías modernas han permitido reducir el porcentaje de este elemento y, por lo tanto, lograr una disminución notable en la intensidad de la "ebullición". El tiempo de mantenimiento de las baterías se reduce significativamente y ya se denominan de bajo mantenimiento.

El siguiente paso hacia la mejora de las baterías de automóviles, el uso de calcio en la aleación de plomo, permitió reducir aún más la intensidad de la formación de gas y aumentar el voltaje de autodescarga. Ahora las baterías se podían almacenar descargadas durante más tiempo, y el proceso de ebullición del electrolito comenzó a jugar un papel tan insignificante que las baterías quedaron libres de mantenimiento (aunque esto no es del todo cierto: la carga de la batería es una de las las operaciones de mantenimiento).

Casi nunca se fabrican baterías "sin mantenimiento" para turismos. Pero el "bajo mantenimiento" (a veces denominado "desatendido") es bastante razonable para usar en aquellas máquinas (especialmente con kilometraje) en las que la red a bordo es inestable: estas baterías son resistentes a las fluctuaciones de carga.

Una posición intermedia entre las baterías bajas en antimonio y calcio la ocupan las baterías híbridas. En ellos, las placas de electrodos positivos están hechos con un bajo contenido de antimonio, y los negativos contienen calcio. Esta solución le permite combinar hasta cierto punto las ventajas de ambas opciones, pero, por desgracia, también las desventajas.El hecho es que las baterías de "calcio" solo son sensibles a los cambios en la red de a bordo.

Los siguientes pasos importantes en la mejora de las baterías de automóviles fueron el diseño y las soluciones tecnológicas que aseguraron la transición del electrolito de un estado líquido a uno similar a un gel. Las baterías fabricadas con una tecnología que utiliza un gel en lugar de un líquido como electrolito se denominan baterías de gel.

El uso del gel nos permitió resolver varios problemas a la vez:

• seguridad: una solución de ácido sulfúrico es extremadamente peligrosa tanto para los humanos como para el medio ambiente, y siempre existe la posibilidad de fugas;
• orientación: el estado de gel permite que la batería funcione en cualquier inclinación de la línea del horizonte; el electrolito que contiene está fijado de forma segura;
• resistencia a la vibración: el relleno de helio no teme sacudirse en los baches; se fija en relación con las placas de los electrodos, se excluye la posibilidad de exponer parte de la superficie del electrodo.

Una de las variedades de gel (aunque existen disputas terminológicas al respecto) son las baterías AGM (AGM, una abreviatura de Absorbent Glass Mat, material de vidrio absorbente), llamado así por la tecnología apropiada. La peculiaridad de AGM es que entre las placas hay un material poroso especial que retiene el electrolito y además protege las placas del desprendimiento.

Las baterías en las que se usa líquido espesado hasta una consistencia de gel como electrolito no se usan en automóviles de pasajeros.

Criterios de selección de baterías solares

Los fabricantes mejoran constantemente las tecnologías de las baterías solares, y los mismos indicadores digitales de rendimiento en acción pueden manifestarse de formas completamente diferentes.

Pero definitivamente debes prestar atención a tales indicadores:

• nivel operativo de capacidad;
• corriente de carga;
• corriente de descarga.

Al elegir una batería, se debe tener en cuenta la cantidad de sistemas ecológicos, la capacidad requerida de la batería dependerá de esto. En la mayoría de los casos, se encuentran baterías con un voltaje de 12 V, en base a esto, será necesario calcular cuántas baterías deberán conectarse en serie.

Si el voltaje de funcionamiento de la batería solar excede el voltaje de una batería, debe calcular cuántas de ellas deberán conectarse, como regla, la cifra es un múltiplo de 12. También debe tenerse en cuenta que cuando las baterías están conectadas en serie, el voltaje cambia, pero la capacidad sigue siendo la misma, mientras que en paralelo viceversa.

Esquema del dispositivo de una planta de energía solar.

Considere cómo se organiza y funciona el sistema solar para una casa de campo. Su finalidad principal es convertir la energía solar en electricidad de 220 V, que es la principal fuente de alimentación de los electrodomésticos.

Las partes principales que componen el SES:

1. Baterías (paneles) que convierten la radiación solar en corriente continua.
2. Controlador de carga de batería.
3. Paquete de baterías.
4. Un inversor que convierte el voltaje de la batería a 220 V.

El diseño de la batería está pensado de tal manera que permite que el equipo funcione en diversas condiciones climáticas, a temperaturas de -35ºС a +80ºС.

Resulta que los paneles solares correctamente instalados funcionarán con el mismo rendimiento tanto en invierno como en verano, pero con una condición: cuando hace buen tiempo, cuando el sol emite la máxima cantidad de calor. En un día nublado, el rendimiento cae bruscamente.

La eficiencia de las plantas de energía solar en las latitudes medias es excelente, pero no suficiente para proporcionar electricidad a las casas grandes. Más a menudo, el sistema solar se considera como una fuente adicional o de respaldo de electricidad.

El peso de una batería de 300 W es de 20 kg. La mayoría de las veces, los paneles se montan en el techo, la fachada o en bastidores especiales instalados junto a la casa. Condiciones necesarias: giro del avión hacia el sol e inclinación óptima (en promedio 45° con respecto a la superficie terrestre), proporcionando una caída perpendicular de los rayos del sol.

Si es posible, instale un rastreador que rastree el movimiento del sol y regule la posición de los paneles.

El plano superior de las baterías está protegido por un vidrio templado a prueba de golpes, que resiste fácilmente el granizo o las fuertes nevadas. Sin embargo, es necesario controlar la integridad del recubrimiento; de lo contrario, las obleas de silicio dañadas (fotocélulas) dejarán de funcionar.

El controlador realiza cuántas funciones. Además del principal: ajuste automático de la carga de la batería, el controlador regula el suministro de energía de los paneles solares, protegiendo así la batería de una descarga completa.

Para los sistemas solares caseros, la mejor opción son las baterías de gel, que tienen un período de funcionamiento ininterrumpido de 10 a 12 años. Después de 10 años de funcionamiento, su capacidad se reduce en un 15-25 %. Se trata de dispositivos sin mantenimiento y absolutamente seguros que no emiten sustancias nocivas.

En invierno o con tiempo nublado, los paneles también continúan funcionando (si se limpian regularmente de nieve), pero la producción de energía se reduce de 5 a 10 veces.

La tarea de los inversores es convertir la tensión continua de la batería en una tensión alterna de 220 V.Se diferencian en características técnicas como la potencia y la calidad del voltaje recibido. El equipo Sinus puede servir a los dispositivos más "caprichosos" en términos de calidad actual: compresores, electrónica de consumo.

Se estima que aproximadamente 1 kW de energía solar cae sobre 1 m² de la superficie del planeta, y 1 m² de una batería de células solares convierte alrededor de 160-200 vatios. Por lo tanto, la eficiencia es del 16-20%. Con el dispositivo adecuado, esto es suficiente para suministrar electricidad a todos los electrodomésticos de bajo consumo de la casa.

El controlador muestra la carga de la batería como un porcentaje. Si el equipo de 24 voltios muestra una carga de batería de 27 V, entonces están 100% llenos

Un par de potentes baterías de gel de 200 Ah con (potencia nominal 4,8 kW). Este es un día de funcionamiento de los aparatos eléctricos con un consumo continuo de 180-200 vatios. Los dispositivos de almacenamiento de energía son resistentes a las heladas, es decir, se pueden instalar en el ático y, dado que son seguros, también se pueden ubicar junto a las viviendas.

La pantalla digital del inversor generalmente muestra dos parámetros: el consumo de energía y el voltaje total del sistema de energía. Una opción de cargador adicional le permite conectar un generador eléctrico y cargar rápidamente la batería (si no hay sol)

El esquema más simple de una planta de energía solar, incluidos los componentes principales. Cada uno de ellos realiza su propia función, sin la cual el funcionamiento del SES es imposible.

tipos de baterias

Prácticamente cualquier batería se puede utilizar para paneles solares. Pero lo principal es que funciona durante mucho tiempo. El funcionamiento de la batería depende del tipo de fabricación y materiales.

Los principales tipos de dispositivos de almacenamiento de energía:

1. Litio.
2. Plomo-ácido.
3. Alcalino.
4. Gel.
5. Junta General de Accionistas
6. Níquel-cadmio en gelatina.
7. OPZS.

Litio

La energía aparece en ellos en el momento en que los iones de litio reaccionan con las moléculas de metal. Los metales son componentes adicionales.

Este tipo de baterías son capaces de cargarse muy rápidamente con una gran capacidad. Estas baterías pesan poco y tienen un tamaño compacto. Además, su costo es bastante alto. Debido a esto, casi nunca se utilizan en la energía solar. Funcionan 2 veces menos que los de gel. Pero sirven aún menos si la carga supera el 45%. Es en este punto que son capaces de mantener el volumen del contenedor en el nivel deseado.

Estas baterías funcionan en pequeños rangos de voltaje. Una desventaja significativa de tales dispositivos es la disminución de la capacidad con el tiempo. Y esto no depende del cumplimiento de todas las normas técnicas.

Plomo-ácido

En la etapa de desarrollo, estaban equipados con varios compartimentos para electrolito con una solución acuosa. En esta mezcla se sumergen electrodos de plomo y diversas impurezas. Gracias a esto, la batería resultó ser resistente a la corrosión.

Dichos dispositivos no funcionan durante mucho tiempo. Esto se debe a la velocidad de descarga.

alcalino

Estas baterías tienen poco electrolito. Sus productos químicos no son capaces de disolverse en él. Ni siquiera reaccionan entre sí.

Las pilas alcalinas (alcalinas) pueden durar mucho tiempo. Son bien resistentes a las subidas de tensión. A diferencia de las baterías de gel, estas baterías pueden funcionar de manera estable a bajas temperaturas. Y en el frío pueden trabajar durante mucho tiempo.

Deben almacenarse 100% descargados. Esto es necesario para no perder capacidad durante futuras cargas.Esta característica puede interrumpir seriamente el funcionamiento de una planta de energía solar.

Gel

Este tipo tiene ese nombre porque el electrolito que contiene se presenta en forma de gel. Debido a la capa de celosía, prácticamente no fluye.

Esta batería solar dura mucho tiempo y se puede recargar muchas veces. Resistente al daño mecánico. Todo tipo de grietas no interferirán con su funcionamiento.

Puede operar a bajas temperaturas de hasta -50 grados y su capacidad no disminuye. Tras un largo periodo de inactividad, la batería de gel no pierde sus propiedades.

Si esta batería se va a utilizar en una habitación fría, debe aislarse. Bajo ninguna circunstancia se debe exceder el nivel de carga. De lo contrario, puede explotar o fallar. Además, son muy sensibles a las subidas de tensión.

Junta General de Accionistas

De hecho, pertenecen al tipo de plomo-ácido. Pero hay una diferencia: esta es la fibra de vidrio en el interior, que está en el electrolito. El ácido llena las capas de este material. Esto hace posible que ella no se propague. Todo esto sugiere que una batería solar de este tipo se puede colocar en cualquier posición.

Estas baterías tienen una buena cantidad de capacidad, duran mucho tiempo y se pueden recargar hasta 500 o 1000 veces. Todo depende del fabricante. Pero a pesar de todas las ventajas, hay un inconveniente importante. Son sensibles a la alta corriente. Esto puede inflar el cuerpo.

Baterías de níquel-cadmio fundido

Son alcalinos y necesitan ser llenados con electrolito. A diferencia de las baterías llenas de gelatina, son más seguras. Su coste no es elevado y la potencia se mantiene bastante bien.Capaz de soportar muchos ciclos de carga y descarga.

La vida útil es bastante corta. Cuanto más tiempo lo use, menor será su capacidad.

Baterías de coche

Estos dispositivos son bastante rentables en términos de ahorro de dinero. Las personas que fabrican su propia planta de energía solar las utilizan con mayor frecuencia.

La desventaja de estas baterías es el rápido desgaste y el reemplazo frecuente. Como resultado, pueden usarse por un corto período de tiempo y para módulos solares de baja potencia.