Cómo escoger un sistema de baterías para una instalación fotovoltaica
No todos los sistemas fotovoltaicos necesitan del apoyo de baterías, y para determinar esto hay que realizar un buen dimensionado de la instalación
Cuando hablamos de un sistema fotovoltaico nos referimos a esa instalación que, mediante paneles solares, inversor, estructura, protecciones DC/AC y batería, nos brinda la posibilidad de autoconsumir energía eléctrica en casa e inclusive, en un lugar apartado sin cobertura de red, o lo que es lo mismo, ser totalmente independientes. No obstante, no todos los sistemas fotovoltaicos necesitan del apoyo de baterías, y para determinar esto hay que realizar un buen dimensionamiento de la instalación que nos permita tomar la decisión de usar o no acumulación.
Dentro de los factores que se deben tener en cuenta en el diseño de una instalación fotovoltaica, se encuentran:
- Perfiles de consumo
- Factor económico y espacio
- Rendimiento del campo fotovoltaico
- Tipo de acumulador 12/24/48V en bajo voltaje (litio-plomo) y alto voltaje (litio).
Factor de perfiles de consumo:
En el artículo “Consejos prácticos para el diseño de una instalación de autoconsumo fotovoltaico” hablábamos de la importancia de las curvas de consumo, ya que estas nos permiten tomar la decisión de adquirir o no baterías para nuestra instalación.
El área sombreada bajo la curva pertenece a la energía solar fotovoltaica generada y que no es aprovechada inmediatamente (autoconsumo), lo que nos da como resultado la viabilidad para sugerir la instalación de un sistema con baterías.
Respecto al perfil que dejamos más abajo, podemos observar que la energía no consumida (área sombreada bajo la curva) es mucho menor, por lo que es aconsejable no instalar baterías, pues la amortización económica de esta instalación demoraría muchos más años. En estos casos interesa legalizar la instalación como un autoconsumo con vertido a red y compensación de excedentes por método simplificado.
Detalles de modalidades de autoconsumo: https://www.autoconsumoaldetalle.es/modalidades/
Factor económico
En un autoconsumo con baterías el coste aproximado de estas ronda el 70% de la instalación. Basándonos en los perfiles de consumo anterior, para el primer caso, el diseño de la instalación ofrecerá la opción de batería ya que esta trabajará para que la energía producida durante el día sea aprovechada por la noche, generando un ahorro energético entre un 60 y 65%, y también un ahorro económico. No obstante, el tiempo de amortización será mayor.
En cambio, en el segundo perfil comentado, conviene descartar el uso de una batería, ya que la mayoría de la energía producida durante el día es consumida automáticamente, con lo que no habrá suficientes excedentes como para que sea interesante almacenarlos. Para este caso el ahorro energético suele rondar entre el 30 y el 40 % con periodos de amortización de 5 a 8 años.
Por último, en una instalación aislada de la red las baterías son de carácter obligatorio, por lo que el coste €/Wp instalado puede llegar a triplicarse en algunos casos, si lo comparamos con el coste de instalar un autoconsumo sin baterías. En este aspecto, la elección de la tecnología de acumulación varía entre baterías de plomo, que son más económicas que las de litio, pero que tienden a presentar más dificultades, tanto a la hora de la instalación, como por los mantenimientos necesitan.
En la siguiente tabla se expone una comparativa plomo vs litio
Factor de rendimiento del campo fotovoltaico espacio disponible
Para este factor nos vamos a basar en un ejemplo de instalación de 4 kWp en disposición coplanar con el inversor de 4 kW.
En ocasiones la potencia pico que podemos instalar nuestro tejado es limitada y en algunos casos no nos permite tener excedentes, por lo que para este tipo de aplicaciones no se recomienda hacer uso de acumuladores en ningún caso, ya que no van a cumplir función alguna.
Factor de sistema de baterías (plomo, litio bajo y alto voltaje)
Las baterías de 2/6/12/24 y 48V son denominadas baterías de bajo voltaje, pero esta característica les permite en algunos casos tener grandes capacidades en Ah, tales como los vasos de ácido plomo de 2V, que pueden formar un grupo de 24 unidades y tener capacidades superiores a los 1000Ah, llegando a almacenar hasta 48kWh al día.
Este sistema presenta muchas dificultades ya que los vasos superan los 70Kg de peso y ocupan bastante espacio. Actualmente, el desarrollo del Litio ha permitido tener baterías de bajo voltaje a 48V con capacidades de hasta 15kWh en una sola batería, como es el caso de la LVL de BYD, las LG CHEM 48V en sus modelos de 3.3 a 13 kWh o las Axitec Battery de hasta 10 kWh, todas ellas disponibles en Krannich Solar y con opciones de paralelización.
Si en una sola batería podemos llegar a esas capacidades, el ahorro en espacio y el tiempo de instalación es mucho menor, además de todas las ventajas que ya hemos comentado en la tabla del anterior punto.
Los fabricantes de acumuladores comentados son compatibles con los inversores Victron, SMA Sunny Island y, a excepción de los modelos de Axistorage, también con los equipos hibridos trifásicos SolarEdge.
Estas baterías pueden ser usadas tanto en autoconsumo como en sistemas aislados (a excepción de LG) permitiendo que se puedan diseñar instalaciones acordes a los consumos, necesidades energéticas y gustos de los clientes finales.
Por otro lado, las baterías de alto voltaje son las que se caracterizan por trabajar en valores de tensión que van de 200 a 400 voltios y son usadas principalmente en sistemas de autoconsumo con batería conectado a red. En este grupo destacamos las baterías BYD premium HVS y HVM, LG CHEM RESUH, Axitec Li SH y los acumuladores LUNA de Huawei.
La principal diferencia entre bajo y alto voltaje es que con bajo voltaje podemos lograr grandes capacidades de almacenamiento conectando varias unidades en paralelo, llegando inclusive hasta casi 1MWh de acumulación (modelos LVL 15.4 de BYD). En cambio, en alto voltaje lo máximo que podemos alcanzar es 66kWh (modelos HVM de BYD).
Otra diferencia radica en que las intensidades que van a fluir por los circuitos de CC dependerán de si trabajamos con bajo o alto voltaje. En el primero de los casos la sección de cable debe ser mínimo de 35 mm2 en adelante ya que las intensidades que fluyen son elevadas. En cambio, para la tecnología de alto voltaje podremos trabajar con secciones de entre 6 y 10 mm únicamente ya que el flujo de intensidad es menor, haciendo que las pérdidas también se reduzcan. Como bien es sabido, a menos intensidad menos perdidas por efecto Joule, lo cual aumenta el rendimiento del acumulador.
En resumen, son distintos los factores para tener en cuenta a la hora de optar por acumulación en los sistemas fotovoltaicos. En este artículo hemos tratado de ordenarlos de mayor a menor importancia, siendo clave el hecho de tener excedente de producción. A partir de aquí, adaptaremos nuestra instalación a lo que más nos interese en cuanto a fabricante y tipo de tecnología, teniendo en cuenta las ventajas y o versatilidades que nos permitan decantarnos por un fabricante u otro. Siempre que nuestra instalación dependa menos de la red, nos permitirá ser más ecológicos y aumentar nuestra autarquía, de modo que no sea necesario depender de recursos en su mayoría no renovables para poder abastecernos.