1 TEMAS SELECTOS DE LA ENERGIA FOTOVOLTAICACUARTA SEMANA

2 BATERIAS O ACUMULADORESUn acumulador o batería es un dispositivo electroquímico capaz de transformar una energía potencial química en energía eléctrica. La misión principal de una batería dentro de un sistema fotovoltaico es la de acumular la energía producida para que pueda ser utilizada en periodos donde la iluminación es escaza o nula.

3 CONCEPTOS GENERALES Una batería se compone esencialmente de dos electrodos sumergidos en un electrolito donde se producen las reacciones químicas debidas a las cargas o descargas.

4 La mayoría de las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un determinado numero de celdas electroquímicas. El voltaje o tensión de la batería viene dada por el numero de celdas que posea, siendo el voltaje de cada celda de 2v. Las características que definen el comportamiento de una batería son fundamentalmente: Capacidad de descarga en Amperios hora (Ah). Profundidad de la descarga. Vida útil en ciclos. Electrolito Puede ser liquido, solido o en pasta. Es un conductor iónico (con carga) que se descompone al pasar la corriente eléctrica. Electrodos Son conductores metálicos sumergidos en el electrolito. Uno de ellos es positivo y otro negativo

5 CAPACIDAD DE DESCARGA Se define la capacidad como la cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga completa de la batería plenamente cargada. Existen factores que pueden variar la capacidad de una batería: Tiempo de descarga Si es corto disminuye la capacidad. Si es largo aumenta la capacidad.

6 Temperatura de la batería y de su entorno.Si es inferior a la temperatura a la que se cataloga la batería, la capacidad disminuye. Si es superior, la capacidad aumenta pero puede reducir el numero de ciclos de vida de la batería. Conexión de baterías En paralelo se suman las capacidades. Solo se deben de conectar en paralelo baterías de igual tensión y capacidad. En serie no afecta la capacidad.

7 PROFUNDIDAD DE DESCARGASe denomina profundidad de descarga al valor en tanto por ciento de la energía que se ha sacado de un acumulador plenamente cargado en una descarga. 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟í𝑎 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟í𝑎 𝑥100%=𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 En función de la profundidad de descarga las baterías se clasifican en: Baterías de descarga superficial: entre el 10-15% de descarga media, puede llegar hasta 40-50%. Baterías de descarga profunda: entre el 20-25% de descarga media, pudiendo llegar hasta el 80%.

8 VIDA UTIL Se define como el numero de veces que se produce una carga / descarga. Los factores de que depende la vida de una batería son: Espesor de las placas. Concentración del electrolito. Profundidad de descarga. El factor mas importante es la profundidad de descarga, a partir de la profundidad de descarga podemos encontrarnos con descargas superficiales (de menos del 20%) o profundas (hasta 80%).

9 ¿Cómo afecta el DOD a la vida de servicio de una batería?Durante la descarga y la consiguiente recarga, el material activo de una batería, está sometido a contracciones y dilataciones. El efecto se hace mas intenso, cuando la Profundidad de Descarga (DOD), es mayor. Una batería que se someta a una DOD de 30%, vivirá más que una que se somete a una DOD de 80%.

10 Ejemplo 1º Paso: calcular la capacidad en amperios-hora según la fórmula: C = x·t Donde x son los amperios que necesita la aplicación, y t el tiempo en horas que queremos que funcione. Por ejemplo, si queremos alimentar una bomba que consume 140mA durante 24 horas, realizaremos el siguiente cálculo: C = 0,14 amperios • 24 horas = 3,36 Ah 2º Paso: calcular la capacidad que necesitaremos de la batería, sin llegar a descargarla del todo. 𝐶 ∗ = 𝐶 𝐷𝑂𝐷 DOD = 20% DOD = 50% DOD = 80%

11 CONEXIÓN DE BATERIAS Las baterías se pueden conectar entre si para incrementar el voltaje, capacidad o voltaje y capacidad. Conexión en serie: las tensiones se suman, obteniéndose baterías de 4, 6, 12 voltios. Conexionado en paralelo: las capacidades de las celdas se suman, manteniéndose la misma tensión.

12 Conexión en serie - paralelo: las tensiones se suman y la capacidad también.

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18 TIPOS DE BATERIAS Las baterías se pueden dividir básicamente en dos grupos. Recargables y no recargables. Existen diferentes tipos de baterías en el mercado, pero fundamentalmente se puede hablar de baterías de: Baterías de Plomo Baterías de Niquel Cadmio

19 BATERIAS DE PLOMO Este tipo de baterías son los mas comunes y se usa en aplicaciones en las que el tamaño y el peso no son factores determinantes. Las baterías constituyen el 10 a 20% del costo total del sistema fotovoltaico y es la componente mas delicada del mismo.

20 Característica de las baterías de plomoCaracterísticas Tensión de celda: 2 voltios Capacidad de servicio típicas: 1 – Ah. Tienen un bajo coste. Requieren un alto mantenimiento. Pueden ser abiertas o cerradas. Necesitan ventilación y protección contra ambientes corrosivos. Tienen un peso y tamaño considerable.

21 Curva característica – voltaje - descargaTal como se indico, la vida útil de una batería va a depender del grado de descarga a que es sometida esta.

22 Curva característica – ciclos de la bateríaTal como se indico, la vida útil de una batería va a depender del grado de descarga a que es sometida esta.

23 BATERIAS DE NIQUEL - CADMIOEs el tipo mas usado para aplicaciones menores. Permite descargas completas, lo que permite un tiempo de vida alto. El proceso de carga es alimentar por 14 horas con una corriente (1/10) de su capacidad nominal.

24 Tipos mas comunes de baterías de NiCdEl proceso de carga de este tipo de baterías es alimentar por 14 horas con una corriente del 10% de su capacidad nominal. Este tipo de batería también se pueden cargar de manera acelerada (por ejemplo en 1 hora), a una mayor corriente. Tipo: tamaño Voltaje (V) Capacidad (C) mAh Carga (14h) mA Carga (1h) mA Micro: AA 1.2 180 18 250 Chica: C 500 50 700 Mediana: D 1800 2500 Grande: E 4000 400 5600 Batt 9V 8.4 110 11 150

25 NORMAS PARA EL MANTENIMIENTO DE BATERIASMantener el lugar donde se colocan las baterías entre grados, el frio ralentiza las operaciones de carga y descarga y el calor aumenta la evaporación del agua del electrolito y promueve la oxidación de las placas positivas. Siempre que sea posible, fijar bien las baterías, evitando su movimiento. Mantener los terminales de conexión limpios, apretados y seca la carcaza de la batería. Mantener el nivel del electrolito adecuado, añadiendo agua destilada en caso de necesidad, evitando tanto dejar las placas al aire como el llenado excesivo que provoque el desbordamiento del electrolito. Evitar la descarga completa de las baterías. Calcular adecuadamente el numero de baterías que necesite la instalación para evitar un uso excesivo que limite su vida útil. Comprobar que no haya diferencia de carga entre las distintas celdas de la bateria, y si fuera así, efectuar una carga de nivelación.