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Calcular Banco de Baterías Solares -2

por: Eliseo Sebastian
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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 watts-hora) que para ello debemos dominar los cálculos rápidos de baterías y conformar 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 o 40,000 watts-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.

Existen para escoger baterías de 100, 200, 300 amperios-hora. (100 Ah, 200Ah, 300Ah y más. Ver tabla abajo.

Sin embargo, para nuestro caso, ¿De cuántos amperios-hora de capacidad de almacenamiento necesitaremos cuando lo único que tenemos como dato y necesidad es 40 kWh (40,000 watts-hora) o (40,000 vatios-hora) de capacidad de almacenamiento en Baterías?

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

Aquí cabe recordar la ecuación:

W =  V x A   o   W = V x I

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

A = W ÷ V

Despejando la fórmula tenemos el valor de la capacidad de amperios hora de un banco de baterías para el Sistema de 6 V, ojo para un Banco de Baterías de 6 V:

Amperios-hora = W / Voltios Sistema

Amperios-hora (Ah) = 40,000 watt-hora/ 6 V

Nótese que estamos calculando para un sistema de 6,667 V, [solo como ejemplo] para llegar a unidades de Amperaje que finalmente se necesitarán teniendo como resultado:

6,667 Amperios-hora (Ah)

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

6,667 Amperios-hora en un Sistema de 6 V 

6. Cálculo del Número de Baterías y Cómo Instalarlas

Recordemos que las Baterías deben trabajar solas durante los 5 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 a lo proyectado:

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).

Cálculo de cantidad de estas Baterías para el Amperaje requerido:

Para ello dividimos los 6,667 amperios-horas de almacenamiento que necesitamos entre la capacidad nominal de cada Batería seleccionada:

Cantidad de Baterías: 6,667 Ah / 420 Ah  = 16, que como son de 6V, 20 h c/u podría ser una solución porque se llega a un sistema de 6 V con un número de 16 baterías.

Segundo ejercicio: 

¿Qué pasa si escogemos el modelo L16P-AC de marca TROJAN baterías de 6V, 344 Ah, 5 Hr (6ta. fila 2da. columna)?.

Como cálculo tendríamos un total de: 6,667 Ah / 344 Ah  = 19 baterías lo cual nos muestra cierta dificultad para instalar en Serie o en Paralelo, aún asumiendo un número de 20 baterías.

Tercer ejercicio:

¿Qué pasa si escogemos el Modelo L16P-AC de marca TROJAN: baterías de 6V, 467 Ah, 100 Hr  (6ta. fila 4ta. columna)?

Nos resulta un total de: 6,667 Ah / 467 Ah? 14 baterías de 6V, 100 Hr c/u para un Sistema de 6 V.

A este último ejercicio la apreciamos como mejor opción para un trabajo durable de 100 Hr.

Reforzar 

7. Conclusión

Respetamos el cálculo para un Banco de Baterías de Amperaje 420 Ah, capacidad 20 h), un total de 16 baterías, cuyo diagrama es el siguiente para una condición de trabajo de 40,000 kWh/día (24 V x 1, 680 Ah) respetando el trabajo de los paneles fotovoltaicos con Autonomía de 5 días y un ciclo profundo de baterías de 50% para un trabajo garantizado:

Igual se puede calcular la mejor disposición para las condiciones de baterías del 2do. y 3er. ejercicio, es decir con 20 o 14 baterías respetando sus cualidades de cada batería para lograr los 40,000 kWh-día de consumo.

Recomendable Seguir: «Cables conductores de Energía» y «Instalación de Baterías«.

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