19 oct, 2021

Baterías para paneles solares: qué son, para qué sirven y cuánto cuestan

Las baterías para paneles solares, mejor conocidas como sistemas de almacenamiento de energía, son uno de los elementos más importante de un sistema de energía solar, sin importar si son aislados o si están interconectados a la red, ya que son las encargadas de almacenar la energía que se genera a través de los paneles solares, brindando autonomía, desplazamiento de carga y recorte de demanda en horarios punta.

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Si quieres conocer qué son las baterías para paneles solares, para qué sirven y el costo aproximado de las mismas, aquí te explicamos, con el fin de que puedas elegir el tipo de sistema que más se adapta a tus necesidades.

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¿Qué son las baterías para paneles solares?

Las baterías para paneles solares son dispositivos que se encargan de almacenar la energía captada y transformada por el sistema fotovoltaico, con el fin de que se pueda disponer de ella en la noche, en los días en que haya poca radiación solar o cuando haya intermitencia en la red eléctrica.

Permiten suministrar energía de manera independiente a la producción eléctrica del generador fotovoltaico para que no haya riesgo de quedarse sin energía.

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¿Para qué sirven las baterías para paneles solares?

Las baterías para paneles solares son las encargadas de almacenar energía eléctrica que generan los paneles solares en las horas con una mayor radiación solar.

Cuando los paneles solares generan más electricidad que la demandada, toda esa energía “sobrante” se emplea para cargar las baterías, que transforman la energía eléctrica en energía química. 

Pero también se programan para cargarse con la red eléctrica en horario base o con el sistema fotovoltaico en horario intermedio. Esto permite mejorar el rendimiento de la instalación fotovoltaica dentro de las empresas. 

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Tipos de baterías para paneles solares

Hay diferentes tipos de baterías para paneles solares. A continuación, te mencionamos algunas de las más empleadas. 

1. Baterías de plomo-ácido

Las baterías de plomo ácido, hasta hace algunos años, eran una de las mejores opciones en paneles solares por su vida útil y los ciclos que brinda. Sin embargo, actualmente, existen en el mercado otras opciones más duraderas y con mejor calidad-precio.

Su vida útil es en promedio de seis años, siempre y cuando se dimensionen de manera adecuada y se le dé el mantenimiento correcto. 

Una de las ventajas de estas baterías para paneles solares es que suelen ser más económicas; además, se pueden reciclar. 

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2. Baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio son las más utilizadas en el tema de almacenamiento de energía solar porque tienen un gran potencial. Otros beneficios es que no requieren mucho mantenimiento regular y tienen una mayor densidad de energía, es decir, pueden almacenar más energía en un espacio más pequeño.

Tienen un ciclo de vida un tanto largo: alrededor de 10 a 15 años, gracias a la profundidad de descarga, que permite utilizar más energía almacenada antes de que tenga que recargarse. 

Son ideales para sistemas fotovoltaicos instalados en empresas por la capacidad que poseen de almacenamiento de energía. 

 

Baterías de litio, las más utilizadas en los paneles solares

Las baterías de iones de litio son las más empleadas y las más populares en cuanto a paneles solares en la actualidad. Incluso, es la tecnología que se usa para teléfonos inteligentes y otras baterías de alta tecnología.

Estas baterías para paneles solares funcionan a través de una reacción química, que lo que hace es almacenar energía química y transformarla en energía eléctrica. Esto se da cuando los iones de litio liberan electrones libres, los cuales van desde el ánodo (oxidación) con carga negativa hacia el cátodo (reducción) con carga positiva. 

Este movimiento es potenciado por algo llamado “electrolito de sal de litio”, que es un líquido que va dentro de la batería y que equilibra esta reacción, brindando los iones positivos necesarios  creando la corriente requerida para que las empresas usen electricidad.

Al extraer la electricidad de la batería para paneles solares, los iones de litio regresan por medio del electrolito hacia el electrodo positivo; al tiempo que los electrones se mueven del electrodo negativo al positivo por medio del circuito externo. 

Las empresas de paneles solares suelen optar y preferir este tipo de baterías porque tienen una mayor capacidad para almacenar energía y retenerla durante más tiempo, además de que la profundidad de descarga es mayor.

En el siguiente apartado te explicamos a fondo qué es cada uno de los elementos que mencionamos y por qué es importante tenerlo en cuenta al elegir baterías para paneles solares. 

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¿Qué considerar al elegir una batería para paneles solares?

Al momento de elegir una batería para paneles solares, se suele dar mucha importancia al costo, lo cual es lógico, pero también hay que tener en cuenta otras variables, como la vida útil y el mantenimiento que requieren. 

A continuación, te explicamos qué otros elementos debes considerar para elegir la mejor batería para paneles solares.

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1. Capacidad

La capacidad de la batería hace referencia a la cantidad de energía que puede almacenar el dispositivo. Algunos de los factores que influyen en la capacidad son: amperaje, voltaje y velocidad de descarga de la batería. 

Se debe llevar a cabo un estudio de consumo diario y elegir la capacidad adecuada y necesaria, según la demanda de la empresa en donde se instalará el sistema de almacenamiento.

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2. Potencia nominal

Además de la capacidad, se tiene que considerar la potencia nominal, que es la que indica cuánta electricidad puede proporcionar la batería en un momento determinado. Generalmente se mide en kilowatts (kW). 

La capacidad y la potencia se relacionan porque una batería para paneles solares con alta capacidad pero con baja potencia puede proporcionar una pequeña cantidad de energía eléctrica durante un periodo largo. 

En cambio, una batería con baja capacidad pero alta potencia puede producir suficiente energía para aparatos o maquinaria más robusta, pero podría alimentarlos solo por un tiempo corto. 

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3. Nivel de autodescarga

Es muy importante que el nivel de autodescarga sea bajo para que se pueda aprovechar mejor la energía que se almacena en la batería.

Si una batería no se usa mucho, se autodescarga de manera más rápida y fácil, lo que puede derivar en una eficiencia baja. En cambio, si se usa continuamente y se carga a menudo, la eficiencia sube.

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4. Mantenimiento requerido

El mantenimiento es clave para el correcto funcionamiento de cualquier sistema o estructura, por lo que se debe tener claro qué se debe hacer para alargar la vida útil de las baterías, cada cuánto tiempo se deben realizar trabajos de mantenimiento y el costo. 

Además de eso, también hay que considerar las recomendaciones generales, como mantener conexiones, tapas y terminales limpios, entre otras cosas, dependiendo del tipo de baterías que se empleen.

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5. Vida útil y ciclos

La vida útil de una batería depende de dos elementos:  rendimiento y ciclos. Estos dos últimos son equivalentes a la garantía de kilometraje de un auto. 

El rendimiento permite saber aproximadamente cuánta energía va a poder moverse a través de la batería en su vida útil, mientras que los ciclos sirven para determinar el número de veces que se podrá cargar y descargar. 

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Los ciclos son los que determinan los años de vida útil de una batería, dependiendo del tipo que se adquiera. Una batería de litio ofrece alrededor de 6000 ciclos.

Las garantías de las baterías para paneles solares, generalmente, son por ciclos, pero siempre va a depender del uso que se le dé y el mantenimiento. Solo si se cumple con las condiciones impuestas por la empresa o fabricante, la garantía se mantiene. 

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6. Certificación y seguridad

Las baterías para paneles solares, sin importar del tipo que sean, tienen que cumplir con algunas normas de seguridad para obtener una certificación que avale que se pueden instalar en empresas u hogares, debido a las sustancias químicas de las que están conformadas.

Siempre infórmate sobre las certificaciones que deben cumplir y asegúrate de que la que elijas cumpla con las normas establecidas para que no haya peligro. 

Asimismo, debes considerar el tipo de demanda que soporta, según el sistema fotovoltaico que se tenga.

 

7. Inversor y controlador 

Finalmente, dos elementos que, si bien no tienen que ver con las baterías para paneles solares, repercuten en el funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía son el inversor y el controlador.

El controlador es el segundo componente más importante, después de la batería, ya que es como el cerebro del almacenamiento de energía, que con base en el uso de energía, la tarifa de generación solar y otros factores, ajusta el almacenamiento para maximizar los ahorros de una empresa.

Por su parte, el inversor es lo que va a permitir convertir entre DC (corriente alterna) y AC (corriente continua), además de determinar cuánta energía y qué tan rápido se puede cargar y descargar la batería para paneles solares. 

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Principales ventajas de las baterías para paneles solares

Existen muchas buenas razones para implementar baterías para paneles solares dentro de un sistema fotovoltaico para empresas. A continuación, abordamos las más importantes.

1. Respaldo de energía

Otro beneficio de las baterías para paneles solares es que permiten que una empresa continúe en funcionamiento aunque haya caídas o intermitencias en la red eléctrica, evitando pérdidas económicas o daños en equipos delicados.

Todo esto, gracias a su capacidad de respuesta inmediata, que entra en funcionamiento apenas se detecte una falla o una intermitencia en la red eléctrica. 

2. Desplazamiento de carga

El desplazamiento de carga está ligado al ahorro que pueden tener las empresas con las baterías para paneles solares, gracias a que permiten brindar energía en los horarios punta, que es donde los costos son más elevados. 

Lo que se hace es abastecer de energía las baterías en los horarios con menos demanda y menos costosos para emplearla en los horarios más costosos, disminuyendo la inversión que se hace en la conexión de red eléctrica.

3. Disminución de picos de demanda

Durante los periodos de alta demanda, las empresas que cuentan con almacenamiento solar pueden reducir el pico, logrando un consumo mucho más estable y, por tanto, disminuir costos adicionales en horas de mucha producción. 

Si quieres conocer más a fondo las ventajas de las baterías para paneles solares, puedes leer Beneficios de un sistema de almacenamiento de energía, donde abordamos cada punto de manera más extensa y precisa. 

 

4. Reducción de la huella de carbono

Con baterías para paneles solares y un buen sistema de almacenamiento de energía, es posible que una empresa se vuelva más ecológica al aprovechar al máximo la energía limpia producida por el sistema fotovoltaico.

Y recuerda que la mayor parte de la energía de la red se genera a partir de combustibles fósiles, por lo que es probable que utilices energía no limpia al consumir de la red, teniendo un impacto negativo en el medio ambiente.

 

Tipos de almacenamiento acoplado para paneles solares

El acoplamiento hace referencia a cómo se conectan los paneles solares al sistema de almacenamiento de energía. Existen dos opciones:

  • Acoplamiento de corriente continua (CC)
  • Acoplamiento de corriente alterna (CA)

La diferencia principal entre estos dos tipos de almacenamiento tiene que ver con el recorrido que sigue la electricidad creada por los paneles solares.

Las celdas solares crean electricidad de CC y esta se tiene que transformar en CA antes de que pueda ser empleada por las empresas. No obstante, las baterías solo pueden almacenar energía de CC. Por esta razón, existen sistemas para conectar las baterías para paneles solares a los sistemas fotovoltaicos.

Almacenamiento acoplado de CC

Con este tipo de almacenamiento, la electricidad de CC, creada por los paneles solares, fluye por medio de un controlador de carga y pasa directamente a la batería. No se da un intercambio de energía antes del almacenamiento; la conversión de CC a CA solo se da cuando la batería envía electricidad a la empresa o regresa a la red. 

Las baterías de almacenamiento acoplado de CC suelen ser más eficientes porque solo se da un intercambio de CC a CA. Sin embargo, la instalación de este tipo de almacenamiento de energía es más compleja, lo que puede elevar los costos.

Ventajas del almacenamiento acoplado de CC

  • Alta eficiencia: entre el 95 y 97% de la carga de batería
  • Escalable: se pueden agregar paneles solares si es necesario
  • Perfecto para demandas de energía bajas

Desventajas del almacenamiento acoplado de CC

  • No es ideal para sistemas por encima de 5 MWh
  • El costo es más elevado porque se pueden requerir varios controladores de carga solar de mayor voltaje
  • Es más difícil la instalación de este sistema

Almacenamiento acoplado de AC

Con el almacenamiento acoplado de CA, la electricidad de CC generada por los paneles solares primero pasa por un inversor, que la transforma en electricidad de CA para el uso diario dentro de las empresas.

La corriente CA también puede enviarse a un inversor independiente para que se transforme nuevamente en corriente CC y se almacene en la batería. Una vez que se necesita emplear esa energía, la energía sale de la batería y regresa al inversor para convertirse de nuevo en energía CA para la empresa. 

En este tipo de almacenamiento, la electricidad se invierte tres veces distintas:

  • Cuando va de los paneles solares a la empresa
  • Cuando va de la empresa al almacenamiento de energía
  • Cuando va del almacenamiento de energía a la empresa

Cada uno de estos procesos involucra pérdidas de eficiencia, por lo que el almacenamiento acoplado de AC suele ser menos efectivo que el de CC. Sin embargo, una de las ventajas del CA es que puede almacenar energía tanto de los paneles solares como de la red y el CC, solo de los paneles. 

Esto quiere decir que, aunque los paneles no generen suficiente electricidad, puedes cargar completamente la batería a través de la electricidad de red para tener energía de respaldo y ahorrar más dinero. 

Ventajas del almacenamiento acoplado de AC

  • Mayor eficiencia de alimentación
  • Se pueden emplear múltiples inversores solares en distintas ubicaciones
  • Es menos costoso en instalaciones por encima de los 5 MWh que los de CC
  • Los sistemas más avanzados pueden utilizar una combinación de acoplamiento de CA y CC
  • Son más fáciles de instalar en sistemas de energía solar existentes

Desventajas del almacenamiento acoplado de AC

  • Menos eficiencia al cargar un sistema de baterías; es de aproximadamente, 92%
  • Los inversores de buena calidad suelen ser costosos para sistemas pequeños
  • Son más menos eficientes cuando se alimentan altas cargas de CA por el proceso de conversión CC-CA-CC 
  • Se pierde energía en los procesos de conversión.

¿Cómo elegir la mejor batería para paneles solares para una empresa?

Saber elegir las mejores baterías para paneles solares es una de las acciones más importantes dentro de una empresa que quiere implementar el uso de energía renovable con almacenamiento para obtener todos los beneficios.

Esto va a depender enteramente del consumo y demanda energética de la empresa y del tamaño de la instalación fotovoltaica. 

Las pequeñas y medianas empresas, en promedio, tienen un consumo de entre 12,000 y 21,000 kWh por año. 

Para nuestro ejemplo, nos basaremos en una empresa que consume 12,000 kWh por año y que cuenta con una instalación de 10 paneles solares de 760W. 

En este caso, la mejor opción sería instalar una batería para paneles solares de 10 kW de potencia (10 kWh de energía). 

 

¿Cuánto cuestan las baterías para paneles solares?

El costo de las baterías solares varía en función de sus características, pero en promedio, tienen un precio de entre 400 y 750 dólares por kWh almacenado. 

El precio depende de muchas variantes, como ubicación, marca, capacidad, tipo de batería, etcétera.

Sin embargo, no debe verse como un gasto, sino como una inversión, ya que ofrece múltiples beneficios, como los que ya te explicamos. Solo se debe tomar la decisión de mano de expertos para elegir la mejor opción de acuerdo con las necesidades de cada empresa.

 

¿Cuánto duran las baterías para paneles solares?

Así como sucede con cualquier otro producto, las baterías para paneles solares se degradan y van perdiendo eficiencia con el tiempo y el uso.

En promedio, el tiempo de vida útil de una batería es de entre 5 y 20 años, dependiendo de varios factores, y se deben considerar dos indicadores: el tiempo de vida útil y la vida garantizada. 

La vida útil tiene que ver con el número de veces que una batería para paneles solares se puede utilizar y recargar.

Por otro lado, la vida garantizada tiene que ver con el tiempo de vida que la empresa o marca de la batería garantiza a las empresas al momento de su adquisición; puede ser de entre 10 o 20 años. Y suele caducar bajo estos escenarios:

  • Expiración de la fecha de garantía
  • Asignación máxima de ciclos
  • Límite de capacidad de rendimiento de energía

Generalmente, la esperanza de vida de una batería para paneles solares está determinada por:

  • La frecuencia con la que se cicla la batería: cada ciclo se cumple cuando se descarga por completo y se carga otra vez.
  • Tipo de batería: la más efectiva hasta el momento es la de iones de litio.
  • Temperatura: el entorno influye directamente en el tiempo de vida de una batería y su rendimiento. Temperaturas muy altas o bajas pueden afectar la duración de la misma.
  • Mantenimiento: es necesario conocer qué tipo de mantenimiento necesitan y cada qué tiempo para que se mantengan en óptimas condiciones y tengan la máxima duración.

 

¿Optar por baterías para paneles solares o no?

No hay una respuesta única a esta pregunta. Siempre va a depender de la empresa y de los recursos de los que disponga para invertir en sistemas fotovoltaicos y aditamentos. Además, debe haber una evaluación por parte de expertos para determinar que un sistema de almacenamiento es viable para la empresa.

Sin embargo, la realidad es que las baterías para paneles solares son un aditamento que marca la diferencia en cuanto al ahorro, la funcionalidad y la autonomía de una empresa. Además, la vida útil de las baterías es de aproximadamente 15 años, por lo que son una excelente inversión si lo comparas con las ventajas que ofrecen. 

Muchas empresas con demandas altas (arriba de 1 MW) se ven limitadas por la máxima capacidad permitida para generación distribuida, teniendo ahorros de entre 2 y 10%. 

Con un sistema de almacenamiento de energía, pueden aprovechar mejor esta parte, a través de la reducción de picos en demanda máxima y los otros beneficios que brindan las baterías solares, llegando a ahorrar hasta un 40% en total en la factura eléctrica con un retorno de la inversión de cuatro años.

Una de las principales ventajas de las baterías solares es que permiten almacenar energía en horario base (energía barata) para utilizarla en horario punta (energía cara). Así se pueden conseguir ahorros importantes dentro de las compañías. 

Si necesitas mayor información o requieres asesoría para elegir el mejor sistema fotovoltaico para tu empresa y sus necesidades, no dudes en comunicarte con nosotros. En Enlight, estamos preparados para resolver tus dudas y ayudarte a tomar la mejor decisión. 

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