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Baterías en sistemas solares fotovoltaicos

Una batería es un dispositivo electroquímico el cual almacena energía en forma química. Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química se transforma en energía eléctrica. Todas las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un número de celdas electroquímicas. Cada una de estas celdas están compuestas de un electrodo positivo y otro negativo además de un separador. Cuando la batería se está descargando un cambio electroquímico se está produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos. Los electrones son transportados entre el electrodo positivo y negativo vía un circuito externo(bombillas, motores de arranque etc.).

DIFERENTES TIPOS DE BATERÍAS

Los tipos de baterías utilizadas generalmente en los sistemas fotovoltaicos son:

Ni-Cd (Níquel Cadmio) : Son habituales. Proporcionan tensiones de 1.2 voltios.

Contienen cadmio, un metal pesado que representa un peligro ecológico. Interiormente tienen dos electrodos, el de cadmio (negativo) y el de hidróxido de níquel (positivo), separados entre sí por un electrolito de hidróxido de potasa. Llevan también un separador situado entre el electrodo positivo y la envoltura exterior y un aislante que las cierra herméticamente.

Tienen el llamado «efecto memoria». Significa que antes de recargarlas es necesario haberlas agotado completamente ya que en caso contrario su vida se va acortando. Una solución es, cuando se vea que empiezan a perder energía, dejar el equipo encendido (por ejemplo toda la noche) hasta que se agoten completamente. Además son contaminantes.

Níquel-Hidruro Metálico :

Una batería de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) es un tipo de batería recargable que utiliza un ánodo de oxidróxido de níquel (NiOOH), como la batería de níquel cadmio, pero su cátodo es de una aleación de hidruro metálico. Esto permite eliminar el costoso (y medioambientalmente peligroso) cadmio a la vez que se beneficia de una mayor capacidad de carga (entre dos y tres veces la de una pila de NiCd del mismo tamaño y peso) y un menor efecto memoria. Por contra, presentan una mayor tasa de autodescarga que las de NiCd (un 30% mensual frente a un 20%), lo que hace que estas se perpetúen en nichos de largos periodos entre consumo (como los mandos a distancia, luces de emergencia, etc), mientras que son desplazadas por las NiMH en el de consumo continuo.

Cada célula de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de 1,2 voltios y una capacidad entre 0,8 y 2,9 amperio-hora. Tienen una vida media de unas 600 a 700 ciclos de carga.

Batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion:

Es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria o su capacidad para operar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados para las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo1

Desde la primera comercialización a principios de los años 1990 de un acumulador basado en la tecnología Li-ion, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

Su ciclo de vida se sitúa entre los 500-600 ciclos de carga/descarga. Sin embargo ofrece una capacidad equivalente y más fiable dando una densidad de energía más elevada y constante que las baterías de Ni/Cd o Ni/MH.

Batería de plomo ácido

A pesar del gran esfuerzo realizado en investigación de los diferentes tipos de materiales las baterías de plomo ácido son las preferidas e insuperables por el amplio de aplicaciones que tienen.

El material activo de la placa positiva es óxido de plomo (PbO2).

El de la placa negativa es plomo puro esponjoso y el electrolito está disuelto en (H2SO4).

Cuando hablamos de material activo en las baterías de ácido de plomo, nos referimos al óxido de plomo y al plomo esponjoso.

Diferentes tipos de baterías de plomo acido

Las baterías se clasifican en grupos según el uso que estas tengan y por su diseño. Las diferencias principales entre estos grupos se dan por la estructura y diseño de los electrodos (ó placas), el material activo y el electrolito:

  • Baterías de tracción: para carretillas elevadoras, sillas de ruedas eléctricas y automóviles eléctricos.
  • Baterías estacionarias: Las baterías estacionarias son las más adecuadas para los usos fotovoltaicos debido a su larga vida y a su excepcional capacidad de funcionamiento en regímenes de carga y descarga lentas.
  • Baterías de arranque: para arrancar automóviles y otros vehículos de motor diesel y gasolina.

Además de estos hay baterías especiales para otras áreas tales como control remoto, herramientas portátiles, motores de carretillas etc.

Las baterías estacionarias están siendo cargadas constantemente y se debe tener cuidado de evitar que se sequen. El electrolito y el material de la rejilla del electrodo están diseñados de forma que se minimice la corrosión.

BATERÍAS GEL

Las aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos son cada vez mas exigentes.

Se hace necesario por numerosos motivos incluyendo la seguridad, la instalación de baterías de ciclo profundo que permiten disponer de una reserva de energía superior y constante de mayor duración que una batería convencional. Y lo que es más importante, su capacidad de recarga es superior, no sólo en rapidez sino en número de veces que podemos hacerlo, que es la mayor diferencia con una batería convencional.

Las baterías de ciclo profundo más eficaces son aquellas fabricadas mediante tecnología de Gel

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD

  • Las baterías almacenan una gran cantidad de energía. Nunca cortocircuite una batería bajo ninguna circunstancia.
  • Las baterías pueden producir gases inflamables. Evite hacer saltar chispas, hacer llamas o fuego abierto. Asegúrese que la habitación donde están las baterías este ventilada.

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