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Calcular un Banco de Baterías -Parte 1

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El Secreto de Almacenar Corriente Eléctrica

Vamos a Nuestro Proyecto

Energía Instalada: Emax

1. Introducción

Supongamos que nuestro mayor consumo de energía eléctrica promedio día durante un año es de 4 kWh (4,000 watt-hora) que para ello debemos dominar los cálculos rápidos de baterías conformando un Banco de Baterías.

Condiciones que debemos tomar siempre en cuenta:

2. Autonomía

Queremos estimar 5 días de reserva de energía en baterías, o sea, como almacenamiento estamos pensando en 20 kWh de capacidad de almacenamiento, resultado de 5 días x 4 kWh – “teoría de los días de autonomía“.

3. Ciclo Profundo

Debemos tener en cuenta también que el consumo de energía de las baterías no debe ser total sino solo hasta un 50 % (por decir un ejemplo-20 kWh/50 %). También hemos comentado de un 80 %  pero hoy tomemos un 50 %. Tema de Ciclo Profundo.

4. Tiempo de Vida de una Batería

La condición de almacenamiento sube a 40 kWh ó 40,000 watt-hora -> suma de autonomía más ciclo profundo (20 kWh con Autonomía + 20 kWh ciclo profundo).

Entonces, nos toca calcular un número y calidad de baterías…

5. Dimensionamiento

¿Cuántas baterías necesitamos para almacenar esta cantidad energía?

¿Cuánta electricidad puede ser guardada en las Baterías que se están pensando en adquirir?

No olvidemos que la Capacidad de Almacenamiento de Baterías se mide en amperios-hora.

Hay para escoger baterías para 100, 200, 300 amperios-hora. (100 Ah, 200Ah, 300Ah y mas. Ver tabla abajo.

Pero para nuestro caso ¿Cuántos amperios-hora de capacidad de almacenamiento necesitamos cuando lo único que tenemos como dato y necesidad es 40 kWh (40,000 watt-hora) o (40,000 vatios-hora) de capacidad de almacenamiento en Baterías.

Para ello debemos convertir los kWh (kilowatt-hora) en Amperios-hora.  

Aquí cabe recordar la ecuación:

W =  V x A   (ó   W = V x I,   es lo mismo)

Para realizar esta conversión, simplemente tenemos que dividir Watt-hora por la tensión (voltaje) del sistema.

Recordamos la ecuación: W = voltios x amperios, nos sirve para convertir a amperios-hora dividiendo Watt-hora por voltios.

Despejando la fórmula tenemos el valor de la capacidad de amperios hora de un banco de baterías para el Sistema de 24 V:

Amperios-hora = W / Voltios Sistema

Amperios-hora (Ah) = 40,000 watt-hora/ 24 V

Nótese que estamos calculando para un sistema de 24 V, [solo como ejemplo] para llegar a unidades de Amperaje que finalmente se necesitarán teniendo como resultado:

1,667 Amperios-hora (Ah)

Por lo tanto, la Capacidad de Producción de Energía del Banco de Baterías debe ser:

1,667 Amperios-hora en un Sistema de 24 V 

6. Cálculo del Número de Baterías y Cómo Instalarlas

Recordemos que las Baterías deben trabajar solas durante los días de autonomía:

5 días para nuestro consumo máximo de 4,0 kWh-d. (40,000 Wh-d).

Veremos entonces en un proveedor que nos ofrece el siguiente catálogo para escoger la batería acorde al requerimiento:

Primer ejercicio. Probemos al azar el modelo L16P-AC de marca TROJAN: Baterías de tensión nominal 6 V, corriente 420 Ah, 20 Hr: (6ta. fila 3ra. columna)

BateríasTROJAN

Cálculo de cantidad de estas Baterías para el Amperaje requerido:

Para ello dividimos los 1,667 amperios-horas de almacenamiento que necesitamos entre la capacidad nominal de cada Batería seleccionada:

Cantidad de Baterías: 1,667 Ah / 420 Ah  = 4, que como son de 6V, 20Hr c/u podría ser una solución porque se llega a un sistema de 24V instaladas en SERIE [6V+6V+6V+6V].

Segundo ejercicio. ¿Qué pasa si escogemos el modelo L16P-AC de marca TROJAN baterías de 6V, 344 Ah, 5 Hr.

Como cálculo tendríamos un total de: 1,667 Ah / 344 Ah  = 5 baterías lo cual nos muestra cierta dificultad para instalar en Serie o en Paralelo.

En Serie serviría para un sistema de 30V que no es nuestro caso [6V+6V+6V+6V+6V]. Esta prueba la rechazamos.

Tercer ejercicio. ¿Qué pasa si escogemos el Modelo L16P-AC de marca TROJAN: baterías de 6V, 467 Ah, 100 Hr.

Nos resulta un total de: 1,667 Ah / 467 Ah  = 4 baterías de 6V, 100 Hr c/u para un Sistema de 24V.

A este resultado la apreciamos como mejor opción puesto que estando en SERIE se cumple un total de 24V (6V+6V+6V+6V) para un trabajo durable de 100 Hr.

Banco de baterías Ciclo Profundo

7. Conclusión

Respetamos el cálculo para un Banco de Baterías de Amperaje (467 Ah, 100hr) y un total de 4 Baterías instalados en SERIE. (L16P-AC).

Igual se puede calcular e instalar un número de baterías, acorde a la disponibilidad del mercado más cercano y asequible.

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Ingeniero Químico Colegiado, Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga. Post-grado Proyectos de Electrificación Rural Energía Solar, Pontifica Universidad Católica del Perú Maestría en Gestión y Auditorías Ambientales -FUNIBER- graduado Universidad de Piura, Perú. Consultor: Concejo Nacional de Consultores del Perú Experiencia: Gerencia de Operaciones Centro Industrial de Carbón y Coque.” Interamericancoal S.A.” – Colombia Exfuncionario de Operaciones Empresas Minero Metalúrgicas de la C. de P. Corporation, Centromin Perú y Doe Run Peru SRL. Miembro de la “Asociación Peruana de Energía Solar”. Miembro de “International Solar Energy Society”-ISES, Freiburg Alemania. Afiliado Marketing ONLINE: http://www.eliseosebastian.com; Facebook: /eliseosebastiantames Twitter: /eliseosebas Skype: eliseo801

51 Comentarios

  1. Estimado, 420 ah x 6 v me entregan 2520 Wh o 2,52 kWh es decir que para los 40 kWh son necesarias 16 baterías. El error parece provenir de mezclar tensiones. 4 baterías en serie de 6 v entregarán 24 v, pero igual amperaje, o sea 420 ah, Para llegar a los 1667ah vamos a necesitar 4 bancos en paralelo o sea 4×4 baterías.
    será correcto?

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