Sin las baterías las instalaciones fotovoltaicas aisladas (excepto algunos casos como el de bombeo de agua) carecerían de sentido, porque su funcionalidad depende del almacenamiento de la energía eléctrica.

La batería es un dispositivo electroquímico que transforma energía química en energía eléctrica, cuya presencia es necesaria porque los módulos solares solo generan energía en los momentos en que incide sobre ellos la luz.

Además la batería suministra una potencia instantánea a veces superior a la de los módulos (p.e.: para el arranque de motores) y proporciona un voltaje estable y constante independientemente de la incidencia luminosa.

La batería determina el voltaje de funcionamiento de los módulos. Por lo tanto es necesario un margen de seguridad que supondrá una pequeña pérdida (alrededor del 10%) respecto de la potencia máxima que el módulo podría proporcionar a voltajes mayores.

No existe la batería ideal. La elección es un compromiso entre economía e idoneidad partiendo de una calidad mínima que brinde fiabilidad y larga vida a la instalación.

En una batería hay que tener en cuenta 3 consideraciones técnicas:

1º La capacidad de descarga

Es la cantidad máxima de energía eléctrica que puede llegar a suministrar desde su carga plena a su descarga completa. La unidad de medida es el amperio hora.

El ratio de carga y descarga y la temperatura de la batería y la de su ambiente son factores que pueden hacer variar su capacidad.

2º La profundidad de descarga

En las instalaciones de energía renovable solamente se utilizan las baterías de descarga profunda (nos referimos al tanto por ciento que se utiliza de su capacidad en un ciclo de carga y descarga).

Las baterías de descarga profunda tienen una descarga media de un 25%, pudiendo llegar al 90%.

3º Ciclos de una batería

Es el tiempo transcurrido desde una carga completa hasta una descarga.

La vida útil de una batería se mide en cantidad de ciclos que puede llegar a soportar.

También debe considerarse la autodescarga como un consumo adicional que demanda diariamente un cierto porcentaje de la energía almacenada.

Tan perjudicial como una excesiva descarga es para una batería estar sometida a una carga demasiado intensa.
La manera de prevenir esto es introduciendo un regulador de carga.

Cada vez que se produce la recarga de la batería no se regenera totalmente, se va produciendo una degradación que determinará la vida útil de la misma.

Si se respetan las profundidades de descarga y el mantenimiento es correcto, la vida útil debería ser de aproximadamente 10 años.

Para instalaciones fotovoltaicas se utilizan baterías de:

1. Plomo-ácido: Caracterizadas por su bajo coste y el mantenimiento que requieren (necesitan estar en un lugar fresco y que se revise la cantidad de electrolito periódicamente).

Las de plomo-antimonio son las más utilizadas en instalaciones medianas y grandes y las de plomo-calcio se utilizan principalmente en pequeñas instalaciones.

También hay baterías de plomo selladas de 2 tipos: Gelificadas (incorporan un electrolito tipo gel) y de Electrolito Absorbido (el electrolito se encuentra absorbido en una fibra de vidrio microporosa o en un entramado de fibra polimérica).

Estas baterías no necesitan mantenimiento en forma de agregado de agua ni desarrollan gases, pero ambas requieren descargas menos profundas durante su vida de servicio.

2. Níquel-cadmio: ofrecen mejor rendimiento, pero tienen un precio más elevado.

El electrolito que utilizan es un alcalino, tienen un bajo coeficiente de autodescarga, un buen rendimiento con temperaturas extremas y la descarga que admiten está alrededor del 90% de su capacidad nominal.

Son recomendables para lugares aislados o de acceso peligroso.

No pueden probarse con la misma fiabilidad que las de Plomo-ácido. Por tanto, si es necesario controlar el estado de carga, no son la mejor opción.

3. Litio: ocupan poco espacio, pesan poco, no emiten gases, se pueden poner en cualquier sitio, el tiempo de carga es el más rápido, se pueden realizar descargas totales sin afectar su vida útil de forma relevante.

Cuál es la desventaja ? Su elevadísimo precio.

El fabricante que las pueda optimizar habrá encontrado el Santo Grial del sector solar.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Las células son de silicio en los módulos más utilizados, elemento que es el principal componente de la sílice, el material de la arena.

La distribución regional de la capacidad de producción difiere significativamente en función del tipo de producto y su posición en la cadena de valor.

La capacidad de producción de silicio de grado solar está encabezada por EEUU; seguido por Europa, China, Japón y el resto de Asia.

La capacidad de producción de células de silicio y módulos está dominada por fabricantes chinos y taiwaneses; seguidos de europeos, japoneses y de EEUU.

Los fabricantes de capa delgada todavía deben optimizar la producción para llegar a la estructura de costes óptimos para ser competitivos.

Tarea difícil con precios mucho más bajos del polisilicio, que redundan en un importante descenso de los precios de los módulos de silicio.

Con el fin de evitar los casos de escasez o exceso de oferta, es de suma importancia para garantizar el suministro, una estabilidad en la demanda, basada en un mercado sostenible para que la industria pueda prever el crecimiento del mismo y planificar sus capacidades.

La demanda de sistemas fotovoltaicos depende en gran medida del clima económico general y, lo más importante, de las políticas de apoyo a su desarrollo por parte de los gobiernos.

Las tarifas, junto con la simplificación de los procedimientos administrativos y de conexión a red, así como el acceso prioritario a la red son políticas tendientes a garantizar una demanda sostenible.

Una célula de silicio proporciona una tensión de aproximadamente 0,5 V y una potencia máxima de entre 1 y 2 W.

En el proceso de fabricación de un módulo es preciso conectar entre sí un determinado número de células en serie para producir tensiones de 6, 12 o 24 V indicadas para la mayoría de las aplicaciones.

Para producir un módulo de 12 V se necesitan entre 30 y 40 células.

El proceso de conexión de las células se realiza mediante una soldadura especial que une el dorso de una célula con la cara frontal de la adyacente.

Terminadas las interconexiones eléctricas, las células son encapsuladas en una estructura tipo sándwich (lamina de vidrio templado- EVA – células-EVA – polímeros).

La estructura varía según el fabricante.

Se procede posteriormente a un sellado al vacío, introduciéndolo en un horno especial para su laminación, haciendo estanco el conjunto.

Si cuentan con un marco soporte metálico, se rodea antes el perímetro del módulo con neopreno o algún otro material que lo proteja.

Una vez montadas las conexiones positiva y negativa, se efectúan los siguientes controles con el fin de garantizar una vida útil de 20 años con niveles aceptables de rendimiento:

– Ciclos térmicos (-40º a 90º C)
– Ciclos de humedad.
– Ciclos de congelación.
– Resistencia al viento.
– Resistencia mecánica.
– Resistencia a descargas eléctricas altas.
– Ensayo de atmósfera salina (para ambientes marinos).

La fabricación, comportamiento, características eléctricas y mecánicas del módulo fotovoltaico, vienen determinadas en la ficha técnica del producto que proporciona el fabricante.

Al Igual que en la célula solar son importantes los siguientes parámetros:

– Potencia máxima o potencia pico del módulo PmaxG.
– IPmax: Intensidad cuando la potencia es máxima o corriente en el punto de máxima potencia.
– VPmax: la tensión cuando la potencia también es máxima o tensión en el punto de máxima potencia.

Otros parámetros son:

– Corriente de cortocircuito IscG.
– Tensión de circuito abierto VocG.

Estos parámetros se obtienen en unas condiciones estándar de medida de uso universal según la norma EN61215. Establecidas como sigue y que el fabricante debe especificar:

* Irradiancia: 1000 W/m2 (1 Kw/m2)
* Distribución espectral de la radiación incidente: AM 1,5 (masa de aire)
* Incidencia normal
* Temperatura de la célula: 25ºC.

Las condiciones de trabajo reales de los módulos una vez instalados pueden ser muy diferentes, por lo que conviene conocer las variaciones que pueden producirse, a fin de efectuar las correcciones pertinentes en los cálculos.

En la práctica, la potencia del módulo disminuye aproximadamente un 0,5% por cada grado de aumento de la temperatura de la célula por encima de los 25º C.

Para evitar tener que calcular intensidades medias de radiación, podemos suponer que la temperatura media de trabajo de la célula es 20º superior a la del ambiente.

Por este concepto, el rendimiento baja a un 90%. En las tecnologías que no se basan en silicio cristalino la baja en el rendimiento es menor.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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