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Cómo elegir la mejor batería solar para sus necesidades

La tecnología de baterías solares es el núcleo de la revolución de la energía solar que todavía está de moda en la actualidad. Sorprendentemente, la necesidad de una tecnología de baterías confiable y asequible está impulsada por personas que buscan invertir en energía verde.

Cómo elegir la mejor batería solar para sus necesidades

¿Podemos dar crédito a las personas que respondieron al llamado a desempeñar su papel en la limitación de las emisiones de gases de efecto invernadero por la invención de la batería? Ciertamente no. Sin embargo, su impulso por la energía limpia aceleró los avances en la tecnología de las baterías, con nuevos desarrollos que tienen lugar cada pocos años.

El número cada vez mayor de usuarios de energía solar, junto con incentivos gubernamentales favorables, ha provocado una caída significativa en los precios de las baterías solares.

Otra nueva tecnología, el vehículo eléctrico enchufable, que utiliza un almacenamiento de energía similar, está desempeñando un papel importante en la aceleración del avance de la batería solar.

La evolución de la batería solar ha sido beneficiosa para los últimos usuarios de la energía solar. La razón es que las baterías solares siguen siendo bastante costosas para el comprador medio. En consecuencia, los propietarios de viviendas y las empresas que invierten en baterías solares no siempre tienen prisa por actualizarse tan pronto como haya una batería mejor disponible en el mercado.

Los rápidos avances en la tecnología de baterías solares significan que las baterías más nuevas están ingresando al mercado mientras que las más antiguas todavía están en los estantes. Desde el tradicional plomo-ácido, los compradores de energía solar de hoy en día tienen una gran cantidad de tipos, tecnologías y tamaños de baterías para elegir.

Ha habido numerosos avances únicos en la industria del almacenamiento de energía eléctrica en la última década. Uno de los más notables es el desarrollo de sistemas modulares, como el Tesla PowerWall . Estos tipos de baterías han hecho que el almacenamiento de energía sea más flexible, fácil de instalar y transportar y más asequible de mantener.

Si está buscando invertir en baterías solares, lo primero que debe saber es cómo elegir la adecuada.

La abrumadora tarea de elegir una batería solar

La mayoría de las personas, especialmente los propietarios de viviendas, a menudo se aventuran en la energía solar con conocimientos limitados. El mercado se ha adaptado a sus necesidades generalizando lo que un comprador debe «esperar» cuando invierte en un sistema solar. Esta información no siempre es precisa.

La gran cantidad de opciones de baterías solares puede convertirla en una tarea bastante abrumadora. Si bien la mayoría de las personas optan por un enfoque único para todos, es posible que esta no siempre sea la mejor opción.

El problema con la batería de tamaño único

Hay tres buenas razones por las que no debería optar por un tipo de batería solar única para todos:

  1. La tecnología en la que funciona la batería rara vez se enfatiza. La mayoría de las baterías de talla única utilizan tecnología de plomo-ácido para almacenar energía. Ésta no es la mejor tecnología del mercado.
  2. Estas baterías pueden tener un tamaño voluminoso, pero a menudo carecen de capacidad de almacenamiento de energía. El costo rara vez justifica la capacidad de energía.
  3. Estas baterías solares estandarizadas casi siempre son demasiado grandes o pequeñas. Las baterías de tamaño insuficiente no pueden satisfacer la demanda de potencia de salida. Las baterías de gran tamaño, por otro lado, no siempre están completamente cargadas, especialmente en el invierno.

La batería de talla única se promociona como la opción ideal para la mayoría de las personas porque la mayoría de los compradores rara vez saben qué buscar. Sin embargo, a menudo intercambia varias características y capacidades para cumplir con los requisitos mínimos de diferentes casos de uso.

Especificaciones involucradas al elegir una batería solar

La mayoría de las personas, especialmente los propietarios de viviendas, se aventuran en la energía solar con información limitada sobre las baterías solares. El mercado se ha adaptado a sus necesidades generalizando lo que un comprador debe «esperar» cuando invierte en un sistema solar.

Todas las baterías solares se fabrican de manera diferente. Algunos fabricantes usan robots, mientras que otros ensamblan las baterías manualmente. La forma de control de calidad puede afectar la calidad de las baterías. Se sabe que algunos fabricantes utilizan más plomo y rejillas más pesadas, lo que afecta el rendimiento de las celdas de la batería. Lo más importante es que algunas marcas de baterías se prueban exhaustivamente en cuanto a seguridad y rendimiento, mientras que otras no.

Como resultado, no es raro que las baterías con especificaciones similares tengan un rendimiento y una vida útil diferentes. Encontrar las baterías adecuadas para su instalación solar puede significar la diferencia entre un buen y mal rendimiento del sistema de energía. También puede significar la diferencia entre mantenimiento insignificante o alto.

Estas son las consideraciones más importantes que debe tener en su lista de verificación al comprar una batería solar.

  • Capacidad de la batería

Las baterías están clasificadas en amperios-hora o simplemente amperios. La potencia nominal indicada suele ser la capacidad completamente desarrollada de la batería. Esto significa que pueden pasar decenas a cientos de ciclos de carga antes de que la batería alcance la capacidad total indicada. Puede resultar engañoso probar la batería después de solo unos pocos ciclos de carga.

No necesita comprender la física detrás de la electricidad para estimar sus necesidades de energía o dimensionar adecuadamente sus baterías. Si ya usa energía de la red, esta guía puede ayudarlo a estimar su consumo de energía en función de sus facturas de electricidad.

Como regla general, siempre calcule sus requisitos de potencia máxima utilizando amperios-hora. Una batería de 100 amperios-hora, por ejemplo, teóricamente puede producir 1 amperio de energía eléctrica durante 100 horas o diez amperios durante 10 horas. Al seleccionar una batería solar, comprender sus necesidades de energía es la clave para elegir la batería con suficiente almacenamiento de energía.

Tenga en cuenta que es más probable que las baterías con ciclos de calentamiento prolongados antes de alcanzar la capacidad máxima duren más que las baterías que presumen de una alta capacidad inicial.

  • Vida útil y ciclos de carga / descarga

La vida útil de una batería es un factor crucial en el que los fabricantes compiten al diseñar baterías solares robustas. El proceso de diseño a menudo se centra en hacer que la batería resista los ciclos de frío y calor para ofrecer un rendimiento máximo durante más tiempo. El tipo de tecnología de la batería también juega un papel importante en la determinación de la vida útil de la batería.

Tres factores que afectan la longevidad de una batería que debe verificar al comprar una son:

  • Profundidad de descarga: este es el grado de descarga o uso de la batería, en relación con su capacidad. Dado que las baterías se degradan a medida que se utilizan, su capacidad se deteriora con el tiempo.
  • Vida cíclica: este es el número de ciclos de carga y descarga de la batería. Durante el uso regular, las baterías inundadas suelen durar entre 300 y 700 ciclos. Las baterías de gel pueden almacenar y entregar potencia máxima durante 500 a 5000 ciclos. Las baterías de litio pueden durar hasta 200 ciclos.
  • Temperatura: la actividad química dentro de las baterías aumenta con la temperatura. Para extender la vida útil de sus baterías solares, instálelas en una habitación con temperatura controlada.
  • Baterías inundadas vs selladas

Las baterías solares se pueden clasificar ampliamente en dos: inundadas y selladas.

Las baterías inundadas son las baterías de plomo-ácido estándar que se utilizan en vehículos e instalaciones solares fuera de la red. Son asequibles y, debido a que se pueden limpiar y mantener fácilmente, tienen una vida útil más larga. Cuando están en uso, estas baterías generan pequeñas cantidades de gas hidrógeno.

Las baterías selladas también se conocen como baterías VRLA (plomo-ácido reguladas por válvula). No pueden recibir servicio ni mantenimiento porque están sellados. Un controlador de carga mantiene los líquidos y las placas dentro de la batería para prolongar su vida útil. Estas baterías no emiten gas hidrógeno cuando están en uso.

  • Salida de potencia máxima

Las baterías de energía solar se pueden clasificar por su pico de kilovatios o kWp. kWp es la salida de potencia máxima teórica del sistema en condiciones ideales. La salida máxima es más una medida de comparación que una unidad absoluta.

Al elegir una batería solar, la clasificación de kWp indica la mayor cantidad de energía que puede generar con su mejor rendimiento: cuanto mayor sea la clasificación de salida de potencia máxima, mejor será la batería.

  • Eficiencia de ida y vuelta

La eficiencia de ida y vuelta de una batería es la cantidad de energía que se puede calcular como un porcentaje de la energía utilizada para almacenarla. Por ejemplo, si se alimentan 100kWh de electricidad a una batería y solo puede generar 90kWh, la eficiencia de ida y vuelta de la batería sería del 90% (90kWh / 100kWh x 100).

Elija siempre baterías con una mayor eficiencia de ida y vuelta porque son más económicas.

  • Temperatura ambiente de trabajo

La temperatura ambiente es la temperatura media del aire que rodea la batería o la temperatura de la habitación en la que está instalada la batería. La clasificación indica la temperatura óptima bajo la cual la batería funcionará normalmente.

La temperatura ambiente de trabajo de una batería solar es una clasificación crucial que a menudo se pasa por alto. Esto es particularmente importante para las personas que viven en regiones con temperaturas extremas.

  • Marca y garantía

Muchos fabricantes diferentes compiten para desarrollar la batería solar ideal. Sus procesos de diseño y fabricación son diferentes y, como tal, los productos finales también son diferentes.

La marca es un factor importante a la hora de elegir baterías solares. Sus prioridades y presupuesto deben dictar si comprar una batería desarrollada por una nueva empresa o una importante empresa automotriz. Independientemente de su elección, asegúrese de examinar los detalles de la garantía y elija el producto que ofrece la garantía más extendida.

  • Costo

Los precios de las baterías solares varían ampliamente. Las baterías solares cuestan un promedio de entre $ 400 y $ 750 por kWh. Esto eleva el costo total de las baterías a entre $ 5,000 y $ 7,000. Los precios reales pueden variar según su ubicación y las marcas disponibles.

Tenga en cuenta que el Crédito Tributario por Inversión Federal (ITC) proporciona un incentivo para instalar un sistema de energía solar en los EE. UU. Hasta finales de 2021, el incentivo para instalar un sistema solar residencial es del 26%.

 

Los diferentes tipos de baterías solares

El tipo, o la tecnología, es la consideración más crucial al comprar una batería solar. Su presupuesto y sus necesidades específicas deben determinar el tipo de batería que elija.

1. Plomo-ácido

Las baterías de plomo-ácido probadas y comprobadas son el estándar para el almacenamiento de energía eléctrica. Este tipo de batería existe desde que se inventó en el siglo XVII, pero sigue siendo la más utilizada para almacenar energía. Hasta hace cinco años, estas eran las únicas baterías prácticas que podían usarse para almacenar electricidad para uso doméstico o industrial.

Puntos fuertes de las baterías de plomo ácido

La fortaleza más notable de las baterías de plomo-ácido es que son asequibles. Están ampliamente instalados en áreas rurales y remotas porque son más baratos de comprar que pagar por una extensión de la red eléctrica.

Las baterías de plomo-ácido son baterías de ciclo profundo, lo que significa que pueden producir de manera constante durante un período prolongado. Su tasa de descarga es constante. Estas baterías vienen en variedades tanto inundadas como selladas. Ambos funcionan según el mismo principio.

Debilidades de las baterías de plomo ácido

A primera vista, las baterías de plomo-ácido son aburridas: son voluminosas, feas y pesadas. Debido a que ocupan mucho espacio y su temperatura ambiente de trabajo está por debajo de la temperatura ambiente, deben instalarse en un cobertizo con clima controlado.

Dónde se utilizan baterías de plomo ácido

Las baterías de plomo-ácido son la primera opción para una instalación de sistema solar fuera de la red. Su precio y estabilidad los hacen muy confiables y fáciles de actualizar o reemplazar. La mayoría de los sistemas de respaldo de energía de emergencia en el país todavía usan baterías de plomo-ácido.

2. Iones de litio

Las baterías de iones de litio se están volviendo populares porque son el almacenamiento de energía de referencia para los fabricantes de vehículos eléctricos. El potencial de los iones de litio como medio de almacenamiento de energía aún no se ha explorado por completo, pero son prometedores. Sin embargo, al ritmo que se están mejorando, es solo cuestión de tiempo antes de que se conviertan en la batería más popular para el almacenamiento de energía solar. La batería Powerwall de Tesla es la solución de almacenamiento de energía más popular que utiliza esta tecnología.

Hay dos tipos de baterías de iones de litio en el mercado. El primero, y el más popular entre los fabricantes de vehículos eléctricos, es el tipo químico NMC (níquel-manganeso-cobalto). La otra es una batería de tipo LiFePO 4 (fosfato de hierro y litio).

La batería de tipo NMC tiene un ciclo de vida alto, lo que la hace ideal para su uso en instalaciones fuera de la red. Las baterías LiFePO funcionan excepcionalmente bien en temperaturas extremas, lo que las hace adecuadas para su uso en regiones con temperaturas extremas.

Puntos fuertes de las baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio requieren un mantenimiento mínimo o nulo. Tienen una mayor densidad de energía de la batería. Esto significa que una batería de iones de litio puede almacenar más energía que una batería de plomo-ácido del mismo tamaño físico.

Debido a que tienen ciclos de vida más largos, tienen una vida útil más larga y una mayor profundidad de descarga. La batería de iones de litio puede entregar entre 4.000 y 6.000 ciclos con una profundidad de descarga del 80% y aún así durar hasta 15 años.

Debilidades de las baterías de iones de litio

La principal desventaja de las baterías de iones de litio es que son caras. Cuestan hasta el doble del precio de las baterías de plomo-ácido con una capacidad de almacenamiento de energía similar. Estas baterías, a diferencia de las baterías de plomo-ácido, también son muy frágiles y requieren un circuito estabilizador para garantizar un funcionamiento seguro.

Usos de las baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio han encontrado un hogar en la industria automotriz. La demanda de esta batería está en su punto más alto ya que los fabricantes de vehículos eléctricos se esfuerzan por conseguirla.

3. Flujo

También conocida como flujo redox, la batería de flujo es un nuevo participante en la carrera de la batería solar: la batería de flujo. Estas baterías utilizan una solución de zinc y bromo a base de agua y vanadio para almacenar carga eléctrica. Solo hay un puñado de empresas que fabrican esta batería en la actualidad, la más notable es Redflow, una empresa australiana.

Puntos fuertes de las baterías de flujo

Las baterías de flujo son altamente escalables. Esto significa que la capacidad y las salidas de la batería se pueden aumentar o reducir proporcionalmente al tamaño de la batería. Se diferencian de las demás baterías de esta lista en que la descarga profunda no afecta al rendimiento ni a la vida útil de la batería. Tienen un ciclo de vida largo y una autodescarga muy baja. También es de destacar que las baterías de flujo no se calientan durante su uso.

Debilidades de las baterías de flujo

Los fluidos utilizados para fabricar la batería de flujo son prohibitivamente caros. Si bien la tecnología con la que trabajan ha existido durante décadas, estas baterías apenas se conocen en la corriente principal porque pocas empresas las producen comercialmente.

Debido a su química, las baterías de flujo son voluminosas. Los elementos de zinc y bromo de la batería también son altamente corrosivos y tóxicos.

Dónde se utilizan las baterías de flujo

Las baterías de flujo son ideales para su uso en situaciones en las que las baterías se someten a múltiples ciclos de carga / descarga todos los días. Son ideales para su uso en instalaciones a gran escala.

 

4. Cloruro de sodio y níquel

La batería de cloruro de sodio y níquel es un competidor formidable de la batería de iones de litio. Este almacenamiento de energía utiliza una química única que lo hace completamente reciclable. No emite productos químicos tóxicos y no presenta riesgo de calentamiento o incendio. A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías de cloruro de sodio y níquel no requieren sistemas de enfriamiento sofisticados para funcionar de manera eficiente.

Fortalezas de las baterías de cloruro de sodio-níquel y níquel

Debido a su química, la batería de cloruro de sodio y níquel es segura y confiable. Puede funcionar de manera óptima incluso a temperaturas extremas de entre -4 ° F y 140 ° F. Las baterías son totalmente reciclables porque no contienen productos químicos peligrosos o tóxicos.

Debilidades de las baterías de cloruro de sodio y níquel

Tienen una vida útil limitada de aproximadamente 3000 ciclos y solo una profundidad de descarga del 80%. Esto significa que no se puede utilizar hasta el 20% de la energía que almacena. Estas baterías también son bastante costosas de instalar, particularmente para sistemas solares residenciales y grandes proyectos.

Dónde se utilizan baterías de cloruro de sodio y níquel

Las baterías de cloruro de sodio y níquel se utilizan mejor en grandes instalaciones en instalaciones de energía solar fuera de la red y sistemas de respaldo de energía de emergencia.

 

Comparaciones de tipos de batería

Plomo-ácido

      • Son los más baratos del mercado.
      • Son fáciles de mantener. Las baterías de plomo-ácido selladas no requieren mantenimiento.
      • Son muy fiables.
      • Puede reciclarse o desecharse fácilmente
      • Son voluminosos y ocupan mucho espacio de almacenamiento valioso.
      • Tienen una vida útil corta de entre 1000 y 3000 ciclos. En promedio, una batería de plomo-ácido puede durar de 5 a 8 años.
      • Tienen una profundidad de descarga de ~ 60% y una temperatura ambiente de 70º.
      • Sistemas solares fuera de la red
      • Almacenamiento de respaldo de energía de emergencia

Iones de litio

      • Requiere un mantenimiento mínimo o nulo.
      • La alta densidad de energía de la batería ahorra espacio.
      • Tienen ciclos de vida y una mayor esperanza de vida.
      • Tienen la mayor profundidad de descarga.
      • Son caros.
      • Las baterías son frágiles y deben estar encerradas en metal.
      • Utilizan un circuito electrónico para proporcionar una potencia de salida estable.
      • Vehículos eléctricos
      • Cámaras remotas y drones.

Batería de flujo

      • Puede proporcionar más de 10,000 ciclos con una pérdida insignificante de eficiencia o capacidad de almacenamiento.
      • Tasas de recarga rápida
      • Poco o nada de calor o peligro de incendio
      • Las baterías de flujo son costosas.
      • Difícil de desechar y no reciclable.
      • Instalaciones a gran escala

Cloruro de sodio-níquel

      • Seguro y confiable.
      • Puede funcionar normalmente incluso en temperaturas extremas.
      • Son reciclables
      • Corto periodo de vida.
      • Tienen una profundidad de descarga del 80% poco profunda.
      • Caro
      • Instalaciones a gran escala
      • Sistemas de respaldo de energía

 

Conclusión

La batería y el tamaño adecuados para usted dependen de sus necesidades específicas de energía. La mayoría de los compradores primerizos utilizan una herramienta de análisis de almacenamiento de baterías solares para obtener estimaciones más rápidas y precisas.

La batería más recomendada para la mayoría de las instalaciones industriales y residenciales en la actualidad es la batería de iones de litio. A medida que la tecnología de la batería evoluciona, las baterías se vuelven más compactas, densas en energía y más baratas.

Si su presupuesto es ajustado o necesita instalar un sistema solar básico, las baterías de plomo-ácido son igual de buenas. Sin embargo, debido a que los factores ambientales impactan directamente en el rendimiento y la longevidad de estas baterías, asegúrese de sopesar sus características con el consumo esperado y el clima, entre otros factores.