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Dimensionamiento de banco de baterías

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Nuestro mensaje aquí es muy importante sobre baterías

 

Queremos adecuarnos a resúmenes como siguen:

1. Cálculo aprox. de duración de Baterías

El cálculo de la duración de un conjunto de baterías, tal como se dijo en un artículo anterior,  no es tan simple para llegar a una exactitud merecida por las razones indicadas.

Vamos a proceder a realizar los cálculos para nuestro caso de energía requerida en nuestra cabaña.

Considerando tres (03) días de autonomía, es decir sin contar con nada de energía solar por los problemas climatológicos u otra índole pero aún requiriendo de corriente eléctrica en esos tres días asumiendo que son necesarios un trabajo continuo.

Según nuestra tabla de CONSUMO DE ENERGÍA DIARIA se necesitan 1,699 watt-hora ó 1,699 vatios-hora  por día de energía para hacer funcionar los artefactos indicados como término promedio realista.

Luego, buscamos el equivalente de energía que se necesitaría para compensar los días de autonomía, es decir para los tres días en que no se dispone de energía solar ni trabajan los paneles solares fotovoltaicos.

Esta energía a considerar es de:

 3 días x 1,699 watt-hora = 5,097 watt-hora

Las baterías se manejan, como sabemos, en términos de Ampere-hora (Ah) en lugar de Watt-horas, por lo tanto para convertir de Wh a Ah dividimos la cifra de Watt-hora por el voltaje de la batería a usarse. Podría ser baterías de 12V, 24V ó 48V.

Se nos ocurre elegir baterías de 24V:

5097 Wh/24V = 212 Ah (redondeando) de 24V 

Esto es para un cableado de 02 baterías en serie para darnos 212 amperios-hora a 24 voltios.

Debemos tener en cuenta que en los meses de primavera, verano y otoño, esperamos que el panel solar paraBaterías2 recargar las baterías completamente todos los días trabajen en su máxima producción lo que es improbable que nuestras baterías se descarguen a más de 20% o sea harán más ciclos de trabajo.

2. Tiempo de Vida de las Baterías

Cuando las baterías tienen que responder en los días de autonomía, éstas tienen una profundidad de descarga hasta 80% lo permitido.

La vida útil de la batería se mide generalmente en ciclos. El promedio de vida de una batería es aproximadamente de 1600 a 1800 ciclos del 80 % de profundidad o de 5 a 6 años pero en ciclos profundos continuos, atención.

En caso nuestro el número de ciclos de operación es menor (350 ciclos por 80% ciclo profundo pero sólo 3 dias en los 4 meses de invierno).

350 ciclos en tres días (nuestro caso), los técnicos equivalen a un número de días multiplicado por los días de autonomía:

350 ciclos (ciclo profundo a 80%) x 3 días = 1,050 días = 35 meses

En este escenario sólo se producirá durante los cuatro (04) meses por año, de noviembre a febrero época de invierno, entonces finalmente diremos que nuestras baterías tendrán un tiempo de vida efectivo de duración de alrededor:

35 / 4 = 8,75  años (8 años +9 meses)

3. El término “Ciclo Profundo” (Deep Cycle)

El término ´Deep Cycle´ se refiere en general a las baterías que tienen la capacidad de descargarse completamente cientos de veces. La diferencia principal de las baterías ´deep cycle´ y la de un automóvil convencional es que la batería del automóvil esta hecha para proveer una rápida cantidad de energía miles de veces en su tiempo de vida, mientras que solamente es capaz de descargarse completamente menos de 50 veces durante su vida y las baterías ´Deep Cycle´ solares están hechas para descargarse cientos de veces.

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4. Conclusión

Considerando un ciclo de descarga profunda como máximo de 80%, podemos asegurar que nuestro proyecto necesita un banco que cumpla conexión de baterías de:

212/0.80 = 265 Amp-hora y de 24 voltios

Este Banco de 265 Ah tendrá una duración de 265/5 =53 horas (aprox.) si se le extrae una intensidad de descarga de 5 A, mientras que si extrae 20 A por ejemplo, el régimen de descarga será de 13 horas. Es bueno acotar que su capacidad estará influenciada por la temperatura (artículo: “Curvas de valores de voltaje…”), por eso toman como referencia la temperatura ambiente de 25 oC para fines didácticos.

Por lo tanto, si recordamos nuestros datos anteriores de nuestra cabaña para su energía (Emáx) consumo instalada de 1,699 watt-hora, estamos seguro que debemos disponer de:

Un banco de baterías de 265 Ah, 24V

5. Resumen: Conexión de las Baterías (Cableado)

Estimando las pérdidas fantasmas de energía se puede sugerir Bancos de Batería por ejemplo:

  • 2 Baterías de 12V, 300Ah en Serie (Resultado: 24V, 300Ah) 

  • 6 Baterías de 12V, 100Ah. 3 en Serie de 2 Baterías y de cada Serie conexión en Paralelo (Resultado 24V, 300Ah).

6. Artículos recomendado

Revisar los siguientes artículos para agarrar mejor onda con respecto a nuestro proyecto y metodología: 1.- Cálculo de Energía eléctrica Máxima Instalada considerando 20% más batería y 30% pérdidas otras” 2.- Cálculo del número de módulos fotovoltaicos.



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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

38 Comentarios

  1. Estimado José es un gusto leer tus líneas. Gracias por tu consulta. Esto de cálculos de cables en general no es sencillo realmente pero tampoco es complicado o imposible. Te sugiero que empieces a escudriñar tres de 11 artículos que tenemos en mi Blog. Es cuestión de navegar, tener ganas de buscar y seguro que encontrarás respuestas a tus inquietudes.

    Aquí te adelanto este enlace para que que sigas investigando. Te va a servir mucho porque hay tablas y respuestas a tus problemas. Favor haz clic en este enlace:==>> Link

  2. Eliseo
    Como estas??
    Una duda que me ha perseguido un buen tiempo tiene que ver con el tipo de cableado entre baterías, entre panel y baterías, entre banco de baterías y regulador y entre banco de baterías y cargas.
    Me podrías explicar como calculo estos calibres???
    Suponiendo el mismo ejemplo de arriba.
    Gracias.
    Saludos
    José

  3. Hola, quiero hacer una consulta acerca de una instalacion fotovoltaica aislada.
    En caso de una semana nublada o de lluvias, considerando que los paneles trabajan con un bajo rendimiento, si mi banco de baterias tiene una autonomia de 3dias y cuento con un regulador mppt.
    ¿Puedo llegar a quedarme sin suministro electrico una vez que el banco de baterias se descargue?

  4. Saludos estimado eduardo le cuento para ver si mr puede ayudar por favor .
    tengo un banco de baterias de 24v use 2 baterias de 12v /170ah y tengo problemas para cargarlas y pense que quizas el problema surgio porque el voltaje de los paneles es de 20v apesar de que tengo regulador 12/24v. sera que debo usar paneles de 24v mejor? Estare atto a su respuesta muchas gracias

  5. Estimado Eliseo, en esta parte estoy confundido.

    “Se ha establecido como norma que el que el ritmo correcto para las baterías no debe superar el 5% de la capacidad de carga de ella, cifra que varía dependiendo de cada fabricante. El 5% de 105 Amperes es una cifra algo mayor a 5Ah (Amperes/hora) lo que significa que la recuperación de carga correrá a un ritmo de 5A por hora, y si el grupo de baterías descargó 70A cada una, debemos recuperar durante el día 70A x 4 baterías (por dar un numero de baterias), o sea 280A.
    El Controlador de Carga a ocupar en el caso del ejemplo (5Ah. x 4 baterías = 20Ah.) deberá ser capaz de manejar a lo menos 25Ah. a objeto que trabaje con cierta holgura a razón de 5Ah por batería. Si decidimos agregar una batería más, el controlador de carga debe ser de a los menos 30Ah o superior.”

    Lo que entiendo de lo anterior es que:
    1.- a mayor número de baterías menos tiempo en recuperar lo gastado.
    2.- El controlador es un regulador de voltaje pero no de amperaje, lo que indica arriba es el dimensionamiento que debe tener el controlador para trabajar con cierto números de baterías.
    3.- …. Entonces hay que tener cuidado con el amperaje desde los paneles a las baterías para controlar el ritmo correcto de carga.

    Cordialmente
    Eduardo

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