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Calcular Banco de Baterías Solares -1

por: Eliseo Sebastian
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Mi banco de baterías para mi cabaña: 1,699 Watt-hora/día 

Tenemos Baterías de 12 V

1. Introducción

El cálculo de la duración de un conjunto de baterías no es tan simple para llegar a una exactitud merecida.

Entra en juego nuestros objetivos de larga vida de duración de nuestro sistema de paneles solares fotovoltaicos instalados.

Ahora, vamos a proceder a realizar los cálculos para nuestro caso de energía requerida en nuestra cabaña en lo referente a las Baterías o Acumuladores de Energía Eléctrica.

Supervisa su banco de baterías en serie

2. Cálculo duración de baterías

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 ejemplo, se necesitan 1,699 watts-hora o 1,699 vatios-hora  por día de energía para hacer funcionar los artefactos indicados como término promedio realista.

Luego, buscaremos 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 watts-hora = 5,097 watt-hora

Las baterías se manejan, como sabemos, en términos de Amperio-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 12 V, 24 V o 48 V.

Aquí aprovecho en sugerir que dominemos en conocer la diferencia de What con What/hora (Aquí alguna referencia).

Ahora, se nos ocurre elegir baterías de 12 V pero pensando su cableado en serie de dos, muy común para estos niveles. Entonces:5097 Wh/24V = 212 Ah (redondeando)

Instalación en serie

Esto es para un cableado de 02 baterías en serie para darnos 212 amperios-hora y 24 voltios (de cada una 12 V)

Debemos tener en cuenta que en los meses de primavera, verano y otoño, esperamos que el o los paneles solares para 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.

3. Tiempo de vida de las baterías

Cuando las baterías tienen que responder en los días de autonomía, estas 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, sin embargo, en ciclos profundos continuos, atención.

Nótese la curiosidad de comparación con el tiempo de vida de las placas solares.

Nótese la diferencia de Ciclos de Vida de una batería y Profundidad o ciclo de profundidad en las baterías en mención.

En caso nuestro el número de ciclos de operación es menor (350 ciclos por 80 % ciclo profundo pero solo 3 días 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 solo 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)

4. 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 está 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 frente a cientos de veces de las baterías ‘Deep Cycle’ solares. Es la diferencia.

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5. Más cálculos

Considerando un ciclo de descarga profunda como máximo de 80%, podemos asegurar que nuestro proyecto necesita un banco simple de 2 baterías de 12 V 265 Ah cada una cuyo cálculo es como sigue para ser instalados EN SERIE:

  • 212/0.80 = 265 Amp-hora
  • 2 baterías de 12 V cada una

Este Banco de 265 Ah tendrá una duración de 265/5 =53 horas (aprox.) si se le extrae una intensidad de descarga de 5 Amp, mientras que si extrae 20 Amp 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?°C para fines didácticos.

6. Total Seguridad 

Estimando las pérdidas fantasmas de energía además de la consideración por el Tiempo de Vida (Punto 2 arriba) y el desgaste por la operación de Ciclo Profundo (Deep Cycle puntos 3, 4 arriba)  es universalmente recomendable considerar alrededor de un 70 % por lo que para calcular un 100% el resultado respeta a un Banco de Baterías que aporte sin problemas:

5,097 Watt/hr ÷ 0,70 = 7,281  Watt/hr (± 5 %)

7. Conclusiones 

Como un ejemplo dimensionamos un banco de baterías para los paneles solares que produzcan mínimo 7,200 Watt/hora/día, con cualquiera de estas dos posibilidades: 

6.1. -Dos baterías de 12 V, 300 Ah: En serie (Resultado: 24 x 300 =7,200 Watt/hr)

6.2. -Seis baterías de 12 V, 100 Ah: Tres en serie de dos (24 x 100) y de cada serie conexión en paralelo (24 x 300 = 7,200 Watt/hr).

Repasemos las pautas que sugerimos para elegir una u otra baterías cuando se proyectan instalaciones de paneles solares fotovoltaicos sea fuera de red o en ciudades

Continuamos en la Parte 2.

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