Acumuladores, Reguladores de Carga y Mantenimiento en Sistemas Fotovoltaicos

Acumuladores: Fundamentos y Funcionamiento

El acumulador es un dispositivo que transforma energía potencial química en energía eléctrica. Está compuesto por dos electrodos sumergidos en un electrolito, donde se producen reacciones químicas durante la carga y descarga. La capacidad de un acumulador se mide en amperios hora (Ah).

La misión principal del acumulador es suministrar energía según la demanda de la carga, dependiendo de la producción eléctrica del panel en ese momento.

Condiciones Básicas de un Acumulador

  • Aceptar todas las corrientes de carga suministradas por el panel solar.
  • Mantenimiento nulo o mínimo.
  • Baja autodescarga.
  • Fácil transporte e instalación.
  • Rendimiento elevado.
  • Larga vida útil.

Tipos de Baterías

Existen baterías de níquel cadmio y de plomo ácido. Las primeras tienen cualidades excepcionales, pero su elevado precio y forma de carga las hacen menos convenientes. Las de plomo ácido son las más utilizadas en aplicaciones solares debido a su adaptabilidad a diferentes corrientes de carga y su precio más accesible.

Componentes y Funcionamiento de un Acumulador de Plomo Ácido

Un acumulador de plomo ácido está compuesto por:

  • Placa positiva: Construida con dióxido de plomo.
  • Placa negativa: Formada por plomo esponjoso.
  • Separadores: Aislan las placas de diferente polaridad.
  • Electrolito: Solución diluida de ácido sulfúrico.
  • Terminales de conexión.
  • Carcasa: De polietileno o polipropileno, alberga los componentes.

Profundidad de Descarga y Vida Útil del Acumulador

La profundidad de descarga (DoD) es el porcentaje de la capacidad total de la batería que se ha descargado. Por ejemplo, si una batería de 200Ah se descarga 80Ah, la DoD es del 40%.

Tipos de Descarga

  • Descarga Superficial: Descarga rutinaria entre el 10 y el 15%, con descargas esporádicas de hasta el 40-50%. Utilizan placas planas de plomo con aleación de antimonio, calcio o una mezcla de ambos. Incluyen baterías sin mantenimiento.
  • Descarga Profunda: Permiten descargas de hasta el 80% de su capacidad sin deterioro apreciable, con una descarga media del 20-25%.

La vida útil de una batería depende del espesor de las placas y la concentración del electrolito, pero está fundamentalmente influenciada por la profundidad de descarga. Cuanto más profunda sea la descarga, menor será el número de ciclos y más rápido llegará el fin del acumulador.

Carga del Acumulador

Las baterías están compuestas por elementos de 2 voltios nominales. El voltaje varía según el estado de carga, el peso específico del electrolito y si está en carga o descarga.

  • Voltaje en circuito abierto: 2,14 V a 25°C.
  • Voltaje de flotación: 2,34 V para mantenerlo completamente cargado.
  • Voltaje de carga rápida: 2,60 a 2,65 V por elemento.
  • Gasificación: Comienza entre 2,35 y 2,40 V.

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Reguladores de Carga

Los módulos fotovoltaicos tienen una salida de tensión superior a la tensión nominal de las baterías. Esto se debe a:

  • La tensión del panel debe ser más elevada para compensar la disminución por el aumento de temperatura.
  • La tensión del panel debe ser mayor que la de la batería para cargarla adecuadamente (ej., 14 V para una batería de 12 V).

La misión del regulador es evitar la sobrecarga del acumulador, limitando la tensión a valores adecuados para el mantenimiento en estado de flotación.

Regulador Electrónico de Carga

Limita la carga de la batería cuando la tensión alcanza un máximo de 14,7 V (en modelos de 12 V) o 28,8 V (en modelos de 24 V).

Mantenimiento de una Instalación Fotovoltaica

Mantenimiento del Panel

El mantenimiento del panel es mínimo y se reduce a la limpieza de su superficie con un elemento no abrasivo cuando haya suciedad. Los cristales deben ser lisos para favorecer la autolimpieza por acción del aire y el agua.

Mantenimiento del Cuadro de Control y Regulación

No necesita mantenimiento especial, salvo una revisión visual para comprobar el funcionamiento de los equipos. En ambientes húmedos, se pueden usar *sprays* para proteger los componentes y contactos electrónicos.

Mantenimiento de Acumuladores

  • Comprobar el nivel de electrolito mensualmente en cada elemento.
  • Realizar una inspección visual de la batería, observando el recipiente y las placas.
  • Mantener las bornas y conexiones libres de sulfato aplicando vaselina neutra cuando sea necesario.

Averías Comunes en Componentes Fotovoltaicos

Panel Fotovoltaico

Las averías comunes incluyen la penetración de humedad que oxida los materiales del circuito o la ruptura de la cubierta de cristal por acción externa. En ambos casos, se debe reemplazar el panel.