Bateries i acumuladors per instal·lacions d’energia solar
Document elaborat pel Servei d’Ordenació de l’Edificació Maig 2012 Les bateries son dispositius capaços d'emmagatzemar energia que no consumim en el precís moment en que s'obté de la transformació. Exemple: d'una placa fotovoltaica, per ser utilitzada posteriorment.
L'objectiu principal d'una bateria és l'emmagatzematge d'energia, durant un període de temps que sol rondar els tres dies, però al mateix temps cal que sigui capaç de proporcionar una potència instantània elevada per activar els aparells necessaris i que no variï la tensió de treball.
Una bateria consta de petits acumuladors de 2V integrats en el mateix element; questa té corrent contínua a 6, 12, 24 o 48V. L' acumulador és la cel·la que emmagatzema energia a través d'un procés electroquímic; per tant quan parlem d'una bateria de cotxe de 12V, estem parlant d'un conjunt en sèrie de 6 cel·les de plom-àcid de 2V cada una.
Classe de bateries
Hi ha dos tipus de bateries segons el seu cicle: - Bateries de cicle baix:
Aquestes estan dissenyades per a suplir una quantitat de corrent per un curt període de temps i suportar petites sobrecàrregues sense perdre electròlits, com en el cas de les d'automòbils. Tant mateix, aquestes bateries no suporten descàrregues profundes. Si son descarregades repetidament per sota del 20%, s'escurça la seva vida útil considerablement. Per tant aquestes bateries no son una bona elecció per a sistemes fotovoltaics.
- Bateries de cicle profund:
Estan dissenyades per a ser descarregades repetidament fins a un 80% de la< seva capacitat, lo que les converteix en la millor opció per a sistemes d'energia solar.
Característiques d'un acumulador
Una de les més importants a l'hora d'escollir un acumulador, és la capacitat, que és la quantitat d'electricitat en ampers (A) que es pot obtenir d'una descàrrega completa de l'acumulador quan aquest té un estat de carga total.
- Un altre paràmetre important és l'eficiència de càrrega, que és la relació entre l'energia utilitzada per emplenar l'acumulador i la realment emmagatzemada. Per tant com més proper al 100% millor.
- Autodescàrrega, procés d'un acumulador que sense estar en ús tendeix a descarregar-se.
- Profunditat de descàrrega, quantitat d'energia que s'obté durant una descàrrega estant en carga total (%).
Factors a tenir en compte
- La vida útil d'una bateria per a instal·lacions solars sol ser d'uns 10 anys, però si es realitzen descàrregues freqüents de forma profunda (>50%) la seva vida útil cau en picat. Per tant, és convenient instal·lar la capacitat suficient perquè no es superi el 50% de la descàrrega.
- Un altre factor molt important és la temperatura, si aquesta es manté entre 20 i 25ºC la vida útil rondarà els 10 anys, però si aquesta es veu alterada en 10ºC, la vida útil pot minvar fins a la meitat.
- La vida útil d'una bateria per a instal·lacions solars sol ser d'uns 10 anys, però si es realitzen descàrregues freqüents de forma profunda (>50%) la seva vida útil cau en picat. Per tant, és convenient instal·lar la capacitat suficient perquè no es superi el 50% de la descàrrega.
- Un altre factor molt important és la temperatura, si aquesta es manté entre 20 i 25ºC la vida útil rondarà els 10 anys, però si aquesta es veu alterada en 10ºC, la vida útil pot minvar fins a la meitat.
Tipus de bateries
Les bateries es classifiquen segons el tipus de tecnologia de fabricació així com dels electròlits utilitzats.
Les bateries més emprades en instal·lacions solars son les àcid-plom, per la relació de preu per energia disponible. La seva eficiència està entre un 85-95%, mentre que les Ni-Cad en un 65%.
Tipus de bateria Tensió per vas (V) Temps de recàrrega Autodescàr-rega per mes Nº de
cicles Capacitat Preu Àcid- plom 2 8 - 16h < 5% Mig 30 - 50 Wh/kg Baix Ni-Cad (níquel-cadmio) 1,2 1 h 20 % Elevat 50 - 80 Wh/kg Mig Ni-Mh (níquel-metal hidryde) 1,2 2 - 4h 20% Mig 60 - 120 Wh/kg Mig Li ion (ió-liti) 3,6 2 - 4h 6% Mig - baix 110 - 160 Wh/kg Alt
Bateries de àcid-plom per aplicacions solars
Totes les bateries de àcid-plom fallen prematurament quan no son recarregades completament després de cada cicle. Si una bateria d'àcid-plom es deixa descarregada (durant dies) en algun moment, això provocarà una pèrdua permanent de la seva capacitat. - Bateries líquides (electròlit líquid):
Son les més usades. Hi ha dos tipus de bateries líquides:
de forma oberta, amb tapes que permeten el canvi de l'aigua.
de forma segellada, que son tancades però amb vàlvules que permeten les sortides dels possibles gasos durant carregues excessives.
Avantatges de les bateries líquides: les més antigues..
la seva producció permet preus econòmics. son menys problemàtiques a les sobrecàrregues. Desavantatges:
hi ha el perill de perdre líquid (agressiu).
solen tenir una vida útil curta, entre 400 cicles de carga i descàrrega. temperatures molt baixes poden destruir-les ràpidament.
Bateria líquida Voltatge:12v Dimensions: 330 x 172 x 217.8 mm (llarg, ample, alt) Pes: 26.55 kg. Amperatge: 100 Ah
Hi ha un altre tipus de bateries, on l'electròlit no es troba en estat líquid, aquest s'ha immobilitzat. En el cas de les bateries de gel, l'electròlit s'han geladificat, i en el cas de les AGM (Absortion Glass Mat) s'ha separat mitjançant una fibra de vidre, amb gran poder d'absorció, que actua com una esponja.
Tant les bateries de gel com les AGM, son de lliure manteniment, mai els hi serà necessari afegir aigua.
- Bateries de Gel:
L'electròlit es geledifica mitjançant la incorporació d'una silicona, que el converteix en una mena de pasta dentífrica. Per tant en cas de trencament de la bateria, no hi hauria vessament de l'electròlit.
Avantatges:
no tenen líquid que puguin perdre. funcionen en qualsevol posició. corrosió reduïda.
son més resistents a baixes temperatures. té una vida útil més llarga.
de cicle profund. Desavantatges:
resistència interna una mica més alta que redueix el flux màxim de la corrent. preu més elevat.
una mica més delicades a la hora de carregar.
Bateria de gel: Voltatge: 12V
Dimensions: 407 x 174 x 210 mm. Pes: 34 Kg
- Bateries AGM (Absortion Glass Mat):
Son les bateries més modernes i l'àcid està fixat en fibres de vidre que l'absorbeix. Gairebé totes les bateries AGM son de vàlvula regulada, VRLA (valve regulated lead acid)
Tenen totes els avantatges de les del gel, a més dels següents: Avantatges:
bona vida útil.
més resistència a climes freds. la seva auto descàrrega és mínima.
baixa resistència interna que permet corrents altes. de cicle profund.
Desavantatges : preu més elevat.
Cada vegada més es tendeix a les bateries de plom AGM:, per la seva relació vida/preu, a més del seu fàcil maneig.
Per algú que pot assegurar l'atenció necessària, la bateria líquida pot ser la millor opció, sobretot tenint en comte el preu.
Bateria AMG: Voltatge: 12V
Dimensions: 511,8x175,2x174mm. Pes: 35,5 Kg
Connexió de les bateries:
Les bateries es poden connectar entre si, de tres maneres diferents. Depenent del tipus de connexió incrementarem en voltatge i/o la capacitat total.
Connexió en Sèrie Connexió el Paral·lel Connexió Mixta: S'incrementa el voltatge. S'incrementa la capacitat total. S'incrementa el voltatge i la capacitat totoal.
