Baterías en ambiente caliente o ambiente frío
Temperatura con amperios-hora
1. Introducción
Las baterías, en cualquier modelo o servicio, se han convertido en nuestro compañero de viaje constante.
Nos permiten trabajar fuera de los confines de las cuatro paredes; ofrecen entretenimiento cuando el tiempo lo permite.
Pero lo más importante es que las “baterías o acumuladores de energía” conectan a la humanidad en misiones de ayuda de vida cotidiana. Una batería está en el brazo de la gente, está en el confín de los Andes, en el espacio y en la tecnología más extravagante que pudiéramos imaginar.
La energía se logra con los fenómenos y las formas de la química, la radiación solar, de la electricidad de un calor desprendido o una cinética provocada. Esta energía requiere ser depositada, guardada o acumulada para nuestro cotidiano uso o de los seres vivientes en global, ¿Dónde?, en una caja llamada BATERÍA.
Esta batería necesita manejarse correctamente, conocer cuáles son sus obstáculos de manejo. Uno de ellos, es el fenómeno de la temperatura ambiental, motivo de este artículo.
En este espacio, nosotros nos vamos a referir a la Batería Solar.
2. Importancia de la temperatura
La temperatura tiene un efecto muy importante sobre la capacidad de trabajo y rendimiento de un sistema de paneles con baterías.
Una batería o banco de baterías está a merced de su entorno cuando se trata de la entrega de energía.
La preocupación es que tenga la mayor durabilidad posible, por lo que los fabricantes han optado en tomar como medida de temperatura óptima: 25°C (77 °F).
Una batería que trabaje en frío tiene una capacidad reducida debido al hecho de que las reacciones químicas dentro de la batería son más lentas e incompletas químicamente.
La temperatura fría aumenta la resistencia interna y reduce la capacidad.
Una batería que proporciona una capacidad del 100 % a 27 °C típicamente entregará solo el 50 % a -18 °C.
La disminución de la capacidad momentánea difiere con la química de la batería.
La batería de polímero sólido seco requiere una temperatura de 60-100 °C para promover el flujo de iones y convertirse en conductivo.
Este tipo de batería ha encontrado un nicho de mercado para aplicaciones estacionarias de energía en climas cálidos donde el calor sirve como catalizador en lugar de ser una desventaja.
Los elementos de calefacción incorporados mantienen la batería en funcionamiento en todo momento. El alto costo de la batería y las preocupaciones de seguridad han limitado la aplicación de este sistema.
El polímero de litio más común usa electrolito gelificado para mejorar la conductividad.
3. Tiempo de Vida
El tiempo de vida de una batería tiene estrecha relación con la temperatura de operación de ella. Cuanto mayor sea la temperatura de operación menor será el tiempo de vida de la batería.
Como regla general, cada incremento de 10 °C en la temperatura de operación la vida de la batería desciende a la mitad, por ello nuestros expertos nos inducen trabajar en un rango de temperatura de operación de 20 °C a 25 °C.
A bajas temperaturas se produce un aumento de la resistencia interna y una disminución del voltaje de salida. Con altas temperaturas se produce un aumento de la eficiencia total pero una reducción drástica de la vida útil de la batería.
Un aumento descontrolado de la temperatura en una batería, reduce su vida útil, por lo que intencionadamente debe mantenerse «caliente» para aumentar su capacidad de operación más eficiente que a la larga si se descontrola afectará a su vida útil; es como un mal necesario.
Lo importante es mantener «eficiente» al sistema fotovoltaico durante cualquier época del año.
La batería necesita su vacuna de cuidado por el operador. En cualquier momento suele agarrarle o el aire frígido o un exceso de calor ambiental. Con más razón, más cuidado, más ingeniería con un Banco de Baterías. Lo ideal es que un banco de baterías debe estar ubicado a una temperatura de – clima controlado a tiempo real y con ayuda de sensores de temperatura ambiental seteada a 25 grados centígrados más o menos 5 % de diferencia.
4. Posibles averías
Cuando aumenta la resistencia óhmica en las partes metálicas de la batería (conectores, terminales) aparecen los puntos calientes entre los vasos de la batería, con lo que merma su capacidad de almacenaje de energía.
Cuando sucede asentamiento del electrolito, sustancia química o del ácido en el fondo de la batería, entonces las reacciones de reducción-oxidación se descontrolan, por lo que se debe siempre supervisar el estado de la batería mirando fácilmente el nivel de ácido y su concentración como volumen del electrolito.
Cuando la densidad del electrolito no es homogénea, las reacciones no se producen de igual forma en toda el área de las placas.
Ocurre que durante la carga la zona superior de la placa esté prácticamente descargada y la zona inferior esté en sobrecarga.
5. Efectos en los controladores y reguladores
Son los reguladores de carga encargados a la compensación de temperatura en el proceso químico dentro de las baterías. Estos vienen en una variedad de tamaños y tienen una variedad de características.
Controladores/reguladores de pequeña carga se pueden utilizar en sistemas muy pequeños con uno o dos módulos fotovoltaicos de carga, un banco de baterías pequeño.
Los controladores/reguladores de carga más grandes están diseñadas para su uso con las matrices de kilovatios múltiples y grandes bancos de baterías.
Tienen un sensor de compensación de temperatura a una tensión que hace el cambio de carga automáticamente, antes de consumo de amperios-hora en condiciones de frío. Ocurre lo contrario en condiciones de alta temperatura, fácil entendible para los electrónicos. Para nuestro caso es suficiente en saber de su existencia.
6. Conclusiones
Elegir baterías para placas solares de alta calidad, de lo contrario, la rentabilidad y durabilidad de un proyecto fotovoltaico está condenada al fracaso.
Mantener excelente a la batería con su temperatura más adecuada y confortable de 25?°C. Muchos lo igualan con el cuerpo humano, que cuando tiene fiebre no está tranquila, igual cuando tiene resfrío necesita un antibiótico.
Las baterías solares y sus medidas amperios-hora alcanzan una vida útil óptima si se usan a 20 °C o ligeramente por debajo.
La batería que funciona a 30 °C, lo cual es más que lo habitual, su vida del ciclo se reduce en un 20 %.
A 40 °C, la pérdida salta a un sorprendente 40 %, y si se carga y descarga a 45 °C, el ciclo de vida es solo la mitad de lo que se puede esperar en vez de operarse a solo 20 °C. (Fuente: CADEX).