FAQ BATERÍAS SOLARES

byd bateria litio

¿Qué batería necesito para mi sistema fotovoltaico? ¿Cuánto durará mi batería? ¿Son mejores las baterías de litio o las de plomo? Estas son cuestiones habituales que nos trasladan nuestros clientes y que te contestamos en este post. Si quieres saber todo lo necesario sobre este importantísimo componente de tu instalación fotovoltaica… ¡Empieza a leer!.

7 CUESTIONES ESENCIALES SOBRE BATERÍAS PARA INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS

Las baterías son dispositivos que nos permiten acumular la energía que producen nuestras placas solares cuando no la estamos consumiendo. Crean así una especie de “reserva de electricidad” a la que acceder en aquellos momentos en los que nuestra instalación fotovoltaica no esté produciendo suficiente (por ejemplo, en días nublados) o simplemente cuando no hay luz solar, de manera que son un método muy interesante de ahorro en la factura de la luz. Eso sí, las cosas buenas hay que pagarlas y las baterías no son una excepción. Por eso, generalmente son los componentes más caros de una instalación fotovoltaica.

Dicho esto, parece lógico que la primera cuestión esencial que tratemos en este post sea…

¿Necesito obligatoriamente una batería para mi instalación de placas solares?

Contar con un sistema de almacenamiento en baterías siempre nos va a ayudar a acumular la energía que no usamos y, por tanto, a ahorrar en nuestra factura de la luz pero la necesidad o no de contar con baterías depende del tipo de instalación.

Si se trata de una instalación de autoconsumo -es decir, una instalación con conexión a la red- puede no ser necesario, dado que podemos recurrir a la electricidad convencional cuando lo necesitemos. Tengamos en cuenta que la inversión en almacenamiento en baterías va a alargar considerablemente el periodo de amortización de nuestra instalación, algo que, lógicamente, también incidirá en el ahorro. Otro factor importante –y muy reciente- es la nueva legislación del autoconsumo en España, aprobada hace solo unos días. La nueva normativa trae consigo un mecanismo de compensación de consumos denominado Balance Neto que redundará en un mayor ahorro para el consumidor, ya que le retribuirá cuando vierta a la red el excedente de energía que produzcan sus paneles solares y que no utilice.

En general, si tu instalación es de autoconsumo, la decisión de poner o no baterías debería ser más una cuestión de cubrir necesidades que de ahorro. Nuestra recomendación es que pienses en las baterías como un segundo paso si tus necesidades energéticas así lo precisan. Utiliza tus placas solares, monitoriza qué porcentaje de tus necesidades de electricidad son capaces de cubrir y si necesitas más, opta por un sistema de almacenamiento en baterías.

Cuestión distinta de todo esto es si nuestra intención es desconectarnos completamente de la red y ser autosuficientes. En este caso no hablamos de autoconsumo, sino de una instalación solar aislada de la red eléctrica. La desconexión total del sistema de electricidad convencional es perfectamente posible pero entonces sí convierte en una obligación contar con un número de placas solares y baterías suficientes para poder garantizar nuestro abastecimiento en todo momento. Es más, es interesante contar con algún otro tipo de generador eléctrico de apoyo –por ejemplo, eólico- para casos de avería o de caudal energético insuficiente, como puede ocurrir en periodos prolongados de mala meteorología.

Añadir un sistema de almacenamiento en baterías a nuestro kit solar es un procedimiento relativamente sencillo. Por otro lado, algunos fabricantes ofrecen soluciones integradas que ya incluyen la batería como parte del sistema de placas solares. Lo importante, en cualquier caso, es conocer bien los tipos de batería y saber qué pedirle a la que vayamos a adquirir para nuestra instalación. De eso va nuestra siguiente cuestión esencial. 

¿Qué es lo más importante a la hora de elegir una batería para mi instalación solar?

Las baterías solares son elementos complejos cuya nomenclatura y especificaciones pueden frustrar al más enérgico de los usuarios. Sin embargo, hay un número de factores que son esenciales y que nos hablan de la calidad general del dispositivo. Tenlos bien en cuenta a la hora de determinar qué batería necesitas.

Capacidad de la batería

La capacidad de una batería se mide en kWh (kilovatios hora) y es, simplemente, la cantidad de electricidad que puede almacenar el dispositivo. Existe la posibilidad de conectar varias baterías para que trabajen juntas, ampliando así exponencialmente la capacidad de almacenamiento de tu instalación solar.

Potencia de la batería

Si la capacidad es la cantidad de electricidad almacenada, potencia hace referencia a la cantidad de electricidad que la batería puede ofrecer en un momento dado, factor que se mide en kW (kilovatios). Saber la diferencia entre capacidad y potencia es importante. Por ejemplo, una batería con mucha potencia y de gran capacidad proporcionará a nuestro sistema un caudal eléctrico elevado durante un tiempo prolongado. Por el contrario, una batería que tenga potencia pero poca capacidad se descargará en solo unas pocas horas.

Profundidad de descarga de la batería

Para alargar la vida útil de una batería solar es conveniente mantenerla siempre con un porcentaje, aunque sea pequeño, de carga. Este porcentaje, que suele venir indicado por el fabricante del dispositivo, varía mucho de un tipo de batería a otro y es determinante a la hora de entender el rendimiento real de nuestra batería. De este modo, si la profundidad de descarga de nuestra batería de 10kWh es de un 80%, podremos utilizar hasta 8kWh antes de tener de recargarla de nuevo. En otras palabras, deberemos intentar dejar siempre un 20% de nuestra batería sin descargar para garantizar así la vida útil del dispositivo.

De esta explicación se deduce que la capacidad de una batería es un dato generalmente “nominal” y que solo sabremos la capacidad “real” de la batería –siempre algo menor- cuando conozcamos su profundidad de carga. Esto es fundamental a la hora de dimensionar nuestro sistema de almacenamiento. Según el ejemplo que acabamos de ver, dos baterías de 10kWh y una profundidad de carga del 80% nos ofrecerían 16kWh reales, no los 20 de la etiqueta.

Eficiencia de la batería solar

De forma similar a lo que ocurre con la profundidad de carga, es habitual que al almacenamiento de electricidad en baterías vaya asociado un cierto porcentaje de pérdidas de energía útil al cargar y descargar el dispositivo.  No en vano, los expertos siempre incluyen un porcentaje de pérdida en la fórmula de cálculo de la producción solar de una instalación:

Producción solar = Potencia pico de los paneles + Horas solares pico – Pérdidas

Supongamos una instalación fotovoltaica que cuenta con una batería de un 80% de eficiencia. Si se quiere cargar dicha batería con 4kWh de electricidad, será necesario que las placas solares de la instalación produzcan 5kWh (un 20% extra) para compensar las pérdidas que se dan en el proceso y cargar la batería completamente. Cuanto mayor es la eficiencia de una batería, menor es el porcentaje de energía que se pierde.

Vida útil de la batería

Las baterías son el elemento más caro, el que menos dura y el más delicado de una instalación fotovoltaica. Su vida útil es, pues, un factor decisivo a la hora de adquirir un modelo u otro.

Aunque más abajo dedicamos un apartado a hablar de cuánto duran generalmente las baterías solares, adelantemos aquí que la vida de una batería se mide en ciclos, entendiéndose por ciclo un proceso que, esencialmente, incluye tres fases: descarga, recarga y reposo. Dicho de forma simple, una batería de 3000 ciclos permitirá que este proceso de descarga, recarga y reposo se repita unas 3000 veces. A partir de ahí, para conocer la vida útil real de nuestra batería habrá que calcular cuánta energía consume nuestra residencia o empresa en un día y cuántos ciclos diarios –si son más de uno- necesitamos para cubrir esas necesidades de consumo energético. También habrá que tener en cuenta en el cálculo otros factores como la capacidad de producción de nuestros paneles o el hecho de que estemos o no conectados a la red eléctrica convencional.

Ante la pregunta de si solo se produce un ciclo cuando descargo completamente la batería, la respuesta es no. Todo lo que suponga descargar el dispositivo más allá de un determinado porcentaje –que, como la profundidad de descarga, depende del tipo de batería y del fabricante- cuenta como un ciclo.

Medidas y peso de la batería solar

Las batería son, por lo general, dispositivos voluminosos, algo toscos y bastante pesados. Algunos fabricantes están poniendo mucho esfuerzo en producir modelos cada vez más estéticos y compactos pero, como norma general, antes de pensar en adquirir un sistema de almacenamiento de baterías es mejor asegurarse de que contamos con el espacio suficiente en el lugar donde vayamos a ubicarlo.

¿Qué tipos de batería hay en el mercado?

Lo cierto es que la tecnología de baterías solares no ha evolucionado mucho en las últimas décadas. Con algunas excepciones, lo que funcionaba hace unos años sigue funcionando hoy. A continuación te ofrecemos un resumen de lo que puedes encontrar en el mercado actual de las baterías pero si quieres una descripción más detallada, échale un vistazo a este otro artículo comparativo sobre baterías solares que tenemos en nuestro blog.

Batería de Plomo-Ácido líquido

Son las más antiguas del mercado pero también están entre las más robustas. Aunque su vida útil y su profundidad de descarga es, por lo general, menor a otros tipos de batería, ganan la batalla del precio, algo importante si tu instalación no es demasiado ambiciosa. Su precio asequible es también una de las razones por las que este tipo de baterías ha sido muy popular en los últimos años.

Todas las baterías solares de plomo funcionan sobre la base de un electrolito de agua, lo que significa que requieren cierto mantenimiento periódico. Esto es algo importante de cara a la ubicación de nuestra instalación y porque puede resultar engorroso para algunos autoconsumidores.

Existen dos modalidades de batería de plomo-ácido: monoblock y estacionarias o de vasos de 2V.

Baterías monoblock

El abanico de las baterías solares monoblock es amplio, desde las más económicas, similares a las baterías de arranque de vehículos pesados, hasta los últimos modelos de fabricantes como Trojan, de gran resistencia y durabilidad. Son baterías de placa plana que admiten descargas rápidas y agresivas (ej. bombas de agua) y no producen apenas incidencias o problemas técnicos, razón por la tienen una vida útil que puede alcanzar fácilmente los 10 años para usos no continuos (ej. viviendas de vacaciones o fin de semana)

bateria trojan j185h

Baterías estacionarias o de vasos de 2V

Como las monoblock, las baterías solares estacionarias son también baterías de plomo-ácido, si bien su diseño es tubular y están pensadas para instalaciones con una constante entrada y salida de energía, es decir, para instalaciones de uso cotidiano como viviendas habituales, industria, granjas, etc.

Son más caras que las monoblock pero suelen ofrecer una vida útil mayor, que alcanza los 15 años en la modalidad OPZS (reconocibles por su carcasa transparente). Las TOPZS son una modalidad de calidad y número de ciclos más modestos.

batería opzs 2v

Baterías de gel

Basadas en un electrolito de gel, tienen la ventaja de que no es necesario recargarlas con agua, como ocurre en las baterías de plomo-ácido. Son, sin embargo, muy sensibles a las descargas profundas y a la temperatura, lo que provoca mayor número de incidencias, sobre todo en formato monoblock. De las que te presentamos en esta clasificación, las baterías de gel son probablemente las menos apropiadas para instalaciones fotovoltaicas.

bateria victron gel

Batería monoblock tipo camión

Es un tipo de batería con pocas aplicaciones y que raramente recomendamos en Cambio Energético, si acaso para instalaciones para las que el mantenimiento de otro tipo de baterías podría ser costoso.

bateria-250ah-12v

Batería solar OPZV

Las OPZV de electrolito de gel son muy superiores a los modelos monoblock. Similares a las OPZS de plomo-ácido, están indicadas sobre todo para grandes instalaciones en localizaciones poco accesibles (ej. repetidores de telefonía). Son también efectivas a modo de SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) en instalaciones industriales.

Bateria gel OPZV

Baterías AGM (Absorbed Glass Mat)

Las baterías solares AGM sustituyen el gel por una base sólida de fibra de vidrio. Por lo demás, vienen a ser una versión modernizada de las baterías de gel.  Admiten descargas profundas y no necesitan apenas mantenimiento ni recarga de agua, con lo que son una buena opción para instalaciones donde, debido a la localización u otros factores, sea un problema el mantenimiento.

Batería AGM

Baterías de Litio (también llamadas baterías Li-Ion)

La mayoría de expertos coinciden en que las baterías de litio están llamadas a imponerse en el mercado. Por ahora, el mayor obstáculo que tienen en su camino es el precio, muy superior al de las baterías de plomo, gel o AGM. Un vistazo a sus prestaciones, no obstante, ayudan a entender el incremento en el coste.

Las baterías de litio tienen una gran capacidad y profundidad de carga (en algunos casos por encima del 95%), muchos más ciclos que las otras modalidades y una excelente eficiencia, casi sin pérdidas ni al alimentar de energía la batería ni al descargarla. Las baterías de litio se cargan también mucho antes y suelen ofrecer garantías de más duración. A esto hay que unir el hecho de que algunos modelos, como las de Victron Energy o BYD incluyen el sistema BMS que, como si se tratase de un pequeño ordenador, monitoriza la carga y descarga del dispositivo. Unamos a esto el hecho de que cada vez son más compactas y de diseño más atractivo y parece claro que lo del precio alto no es por capricho.

Bateria de Litio BYD

Si quieres saber más sobre el rendimiento de este tipo de baterías en alto y bajo voltaje, puedes echar un vistazo a este otro artículo de nuestro blog.

Baterías de Plomo vs. Baterías de Litio

Aunque hemos visto al menos cuatro tipos distintos de batería -plomo, gel, AGM y litio- la batalla en el mercado actual se libra entre las baterías de plomo-ácido y las de litio. Las primeras están más generalizadas y son más baratas. Las segundas son más eficientes, más rentables a largo plazo y, eso sí, más caras. Elegir una u otra dependerá, en última instancia, de nuestro presupuesto pero hemos querido incluir en este post una tabla comparativa entre ambos modelos de manera que tengas a mano argumentos explicados de forma sencilla en pro de uno u otro tipo. Si quieres acceder a una comparativa más técnica entre baterías solares, echa un vistazo a este otro artículo de nuestro blog.

Baterías de plomo-ácido Baterías de litio
Profundidad de carga: 50-70%. Profundidad de carga: 80-100%.
Número de ciclos: 2000-3000. Número de ciclos: 4000-6000.
Peso para una instalación de 20kW/día: 1560kg. Peso para una instalación de 20kW/día: 365kg.
Garantías: 2-3 años Garantías: 10 años
Moderado caudal eléctrico en un periodo breve: 8% en 12min. Gran caudal eléctrico en un periodo breve: hasta 90% en 12min.
Posibilidad de conexión en paralelo: 8 dispositivos (aprox.). Posibilidad de conexión en paralelo: 32 dispositivos (aprox.).
Carga de la batería poco eficiente y lenta. Carga de la batería muy eficiente y rápida.
Eficiencia: 80-85% (15-20% de pérdidas). Eficiencia: hasta un 98% (2% de pérdidas).
Apropiada para autoconsumo e instalación aislada. Más apropiada para autoconsumo.
Moderada resistencia a temperaturas inadecuadas. Mejor resistencia a temperaturas inadecuadas.
Leves emisiones de gases. Sin emisión de gases.
Requiere mantenimiento periódico. Requiere mínimo mantenimiento.
El usuario puede acometer reparaciones. Necesidad de llamar al servicio técnico.
Adecuada para dar soporte a grandes instalaciones fotovoltaicas (400kw-1mw) No adecuada para grandes instalaciones fotovoltaicas (400kw-1mw)
Válida para todas las instalaciones de 12-24 voltios tradicionales. Válida a 51 voltios. No tan conveniente para sistemas de 12-24 voltios.
Material de base (plomo) abundante. Material de base (litio) escaso.
Susceptible de ser reciclada. Reciclaje más complejo.
Precio menor. Menor vida útil (6-7 años) Precio mayor. Mayor vida útil (11-15 años)

¿Cuánto dura una batería solar?

La vida útil de una batería es el número de ciclos que puede soportar conservando una capacidad residual por encima del 80% de su capacidad “nominal”. Como norma general, cuantos más ciclos ofrece una batería, mayor será su vida útil pero, como hemos comentado antes, para conocer la vida útil real de nuestra batería hay que considerar nuestras necesidades de consumo y factores como la capacidad de producción de nuestros paneles o el hecho de contar con conexión a la red eléctrica convencional.

La decisión de comprar una batería de mayor o menor número de ciclos sin malgastar dinero inútilmente debería estar basada en una idea clara del uso que se va a hacer de la batería. Tiene sentido, por ejemplo, adquirir una batería de 3000 ciclos para una vivienda habitual donde va a descargarse casi a diario. Por el contrario, esa misma batería estaría sobredimensionada en una instalación de vivienda de fin de semana, donde probablemente se harían seis u ocho descargas al mes. En este caso, una batería de menos ciclos –y por tanto, más barata- tendría más sentido porque requeriría menos desembolso y, dado su uso poco frecuente, tendría una larga vida útil.

Además del número de descargas diarias de la batería solar, hay otros factores que afectan a la vida útil de una batería, como el porcentaje que se descargue cada vez –en este sentido, a menor descarga, más durabilidad- la resistencia que ofrezca el dispositivo a los cambios de temperatura o la atención que demos a su mantenimiento. En este sentido, conviene tener también muy en cuenta la garantía del fabricante, puesto que todas las baterías van perdiendo efectividad y capacidad con el tiempo.

¿Qué puede hacer que se estropee mi batería?

Son varios los problemas que pueden originarse en un sistema de almacenamiento con baterías, aunque estos problemas suelen afectar casi exclusivamente a las baterías de plomo ácido y normalmente están relacionados con la falta de actividad de la batería o un entorno poco conveniente. Resumimos aquí algunos de estos problemas:

Cambios (bruscos) de temperatura

Las baterías están diseñadas para funcionar de forma óptima a temperaturas moderadas de entre 20-25 grados. Salirse de esa horquilla suele dar lugar a problemas, especialmente si la temperatura supera los 30 o 35 grados. En estos casos, se produce un aumento de la eficiencia total de la batería y, con él, una reducción notable de su vida útil. A temperaturas inferiores a 20-25 grados el problema es distinto: el frío produce un aumento en la resistencia interna del dispositivo, disminuyendo así el voltaje de salida. Como hemos visto antes, las baterías de litio suelen responder mejor a los cambios de temperatura que las de plomo-ácido pero este tipo de problemas afecta a todo tipo de dispositivos, sea cual sea su fabricación.

Estratificación del electrolito

Si una batería de plomo-ácido pasa periodos largos de inactividad o de carga parcial puede acabar generando un desequilibrio en la distribución de su electrolito. Ante la inactividad, el ácido sulfúrico de la disolución, que tiene mayor densidad que el agua, tiende a depositarse en la base de la batería. Como consecuencia, las zonas inferiores de la batería presentan mayor concentración de ácido que las superiores. Al tener menor concentración de electrolito, estas zonas altas del dispositivo tienen menor capacidad.

Corrosión

La corrosión puede ser interna y afectar a las rejillas de la batería -en cuyo caso se generan impurezas que van al fondo del dispositivo- o externa, afectando sobre todo a las partes metálicas de la batería, lo que impide una adecuada distribución de la corriente entre todos los vasos del dispositivo.

Gaseo excesivo

La carga de una batería es un proceso más bien largo que se desarrolla en cuatro fases. La última de estas fases, denominada carga de ecualización, supone aplicar un voltaje alto de carga al dispositivo para provocar un cierto burbujeo (o gaseo) en el ácido de la batería. El objetivo es homogeneizar lo más eficazmente posible la mezcla, de manera que no haya partes de la batería con más densidad de ácido que otras, lo que, como hemos visto antes, puede ser problemático. El problema viene cuando el burbujeo es excesivo, ya que puede haber pérdidas de electrolito y corrosión de la placa positiva del dispositivo. La pérdida de electrolito puede llevarlo a un nivel por debajo del nivel de las placas del dispositivo, no haciendo así contacto con ellas e impidiendo la reacción del material activo. El resultado es una pérdida de capacidad en nuestra batería.

Sulfatación

Todos hemos visto alguna vez los depósitos de cristales azules-verdosos que se forman a veces en baterías de todo tipo. Pues bien, las baterías solares también puede sufrir de este problema, denominado sulfatación y que puede aparecer por una variedad de factores, desde la inactividad de la batería o el uso prolongado del dispositivo en carga parcial hasta por un aumento de la temperatura o un bajo nivel de electrolito. Sea cual sea su origen, la sulfatación consiste básicamente en la formación de unos cristales de sulfato de plomo de gran tamaño que son insolubles e inactivos, de forma que el dispositivo pierde capacidad reactiva.

Acumulación de materia activa

El uso prolongado de nuestra batería a baja carga o en ciclos de descarga muy profundos puede dar lugar a que fragmentos de materia activa de las placas se desprendan, creándose depósitos de esta materia en el fondo del vaso del dispositivo. El resultado es, una vez más, pérdida de capacidad, aunque puede conducir a problemas más serios, como un cortocircuito que provoque el fin de la batería.

Después de leer este apartado, pueden sacarse un par de conclusiones interesantes. La primera, que es importante en invertir en baterías robustas y con componentes de buena calidad. La segunda, que es importante –sobre todo si nuestra batería es de plomo- tener nociones de mantenimiento de nuestro dispositivo. Si te interesa aprender cómo mantener tu batería solar en perfectas condiciones, no te pierdas este artículo de nuestro blog.

¿Se pueden reciclar las baterías?

Probablemente estemos todos de acuerdo en que no tiene demasiado sentido apostar por los beneficios medioambientales de una energía limpia como la fotovoltaica para acabar luego generando emisiones contaminantes por culpa de alguno de los componentes de nuestra instalación. En este sentido, importa y mucho qué hacer con nuestras baterías una vez acabado su ciclo de vida para asegurarnos de que nuestro consumo energético no deja huella de carbono.

Quizá sea porque llevan más tiempo en el mercado pero, en el apartado del reciclaje, las baterías que mejor lo hacen son las de plomo-ácido. No en vano, en torno al 90 – 95% de las baterías solares se reciclan a día de hoy son de este material. El plomo es el metal no radiactivo más pesado y ha sido utilizado en baterías durante décadas pero tiene componentes tóxicos peligrosos para el medioambiente, de ahí que sea necesario depositar este tipo de baterías en puntos específicos de reciclaje como los ecoparques. No se trata solo, en cualquier caso, de cuidar el medioambiente. El material de una batería de plomo puede reciclarse casi en un 100%, lo que lo dota de un alto valor comercial. Otros metales como el hierro, el cobalto o el litio –bastante escaso- también son interesantes para otras industrias.

Las baterías de litio compensan sus bajos índices de reciclado -en la actualidad sólo se recicla alrededor de un 5% de estos dispositivos y no en todos los países- con las cualidades intrínsecas del producto, que lo hacen más eficiente y más duradero. No olvidemos que el litio es un elemento altamente reactivo, lo que le permite acumular mucha más energía que otros materiales y, por tanto, ofrecer un servicio con mayor número de ciclos y menores pérdidas de capacidad a lo largo de los años. Es de desear, no obstante, que la continua investigación en el sector de las baterías consiga facilitar el hoy complejo proceso de reciclaje de estos dispositivos. De conseguirlo, se habrá conseguido cerrar el círculo de la eficiencia energética.

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