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Todo sistema de energías renovables se compone de una etapa de generación de potencia (módulos solares, aerogeneradores, minihidro, etc), de una etapa de acumulación de energía (acumuladores químicos y mecánicos) y de una etapa final de distribución de la energía.
Este artículo está orientado a brindar una breve introducción acerca de los diversos tipos de acumuladores químicos de un sistema de energías renovables, es decir, los que generalmente se denominan baterías o bancos de baterías. El artículo “¿Qué es un acumulador o batería electroquímica?” le puede ser muy útil para facilitar la comprensión de la información que se presenta acá.
En general existe una gran variedad de baterías o acumuladores electroquímicos en el mercado. Una solo compañia puede producir más de 200 tipos diferentes de baterías, y cada una de ellas tiene una aplicación específica. Eso es importante que lo tome muy en cuenta cuando diseñe y determine el banco de baterías de su sistema de energías renovables. Hágase la siguiente pregunta: ¿Por qué una empresa fabricaría tantos tipos diferentes de baterías sino fuese estrictamente necesario? De hecho, dos sistemas de energías renovables que serán utilizados para exactamente la misma aplicación, por ejemplo mover una bomba de agua de 0.5 hp, pero se encuentran en dos lugares geográficos distintos o tienen distintos horarios de uso, requieren por lo general bancos de baterías distintos. Además, si se trata de un sistema fotovoltaico, recuerde que la función de los módulos es recargar al banco de baterías y no mover el motor. Es decir, si tiene que cambiar el banco de baterías, probablemente tendrá que cambiar también sus módulos fotovoltaicos.
Como notará, uno de los elementos esenciales en el diseño óptimo de un sistema de energías renovables depende de la correcta selección del banco de acumuladores para su aplicación específica. La tarea para elegir el tipo correcto de batería es compleja pero no imposible. Lo primero que debe saber es cuánto tipos distintos de baterías existen y en qué se diferencian unas de otras. Lamentablemente no existe un estándar único para clasificar a las baterías o acumuladores, lo que da origen a cierto grado de confusión a hora de la selección de la batería. Sin embargo, por lo general se suelen agrupar de acuerdo a los siguientes tipos:
- Según el tipo de electrodos
- Según el tipo de estructuras
- Según el tipo de descarga
- Según el tipo de electrodos:
En el artículo “¿Qué es un acumulador o batería electroquímica?” se describe como se construye una batería electroquímica y se explica los diferentes tipos de electrodos. Básicamente, para hacer una celda electroquímica lo que se requiere es introducir dos materiales disímiles en una solución conductora de electricidad. Esto produce una diferencia de potencial que es característica de ese par de electrodos. Durante décadas se han investigado que pares de electrodos producen la mayor diferencia de potencial posible, con la máxima corriente posible, para generar la mayor potencia posible con la mínima cantidad de material. Así, los materiales que se han utilizado como electrodos que poseen estas características y se utilizan más comunmente de forma comercial son:
Ni-Cd (nickel -cadmio)
Pb-PbO2 (plomo-dióxido de plomo en medio ácido)
Ni-Fe (nickel -hierro)
NiH2
HMNi (nickel metal hidratado)
Ni-Zn (nickel – zinc)
Lion (iones de litio)
Li-polimeros
LiFePO4 (litio – fosfato de hierro)
Existen muchísimos tipos más de baterías.Véase por ejemplo: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_battery_types
- Según el tipo de estructura:
Según el tipo de estructura pueden ser clasificados en baterías abiertas o selladas. Todas las baterías abiertas son del tipo fluidas, es decir, el electrolito es líquido. En el caso de la baterás selladas pueden ser de varios tipos: AGM, de gel o fluidas. AGM es la abreviatura de Absorbed Glass Material y significa que el electrodo está recubierto por material de fibra de vidrio en el cual se impregna el electrolito. La baterías de gel son aquellas que en lugar de utilizar un electrolito líquido utilizan un gel como medio de transporte de carga. Y por último las selladas fluidas, es decir, son selladas pero con un electrolito líquido como las VRLA.
- Según el tipo de descarga
Según el tipo de descarga se clasifican en automotrices, estacionarias y de descarga profunda. Las baterías automotrices son aquella que son capaces de producir grandes cantidades de corriente durante breves lapsos de tiempo y pocos ciclos, y su aplicación típica es el encedido de automoviles. Este tipo de batería posee electrodos muy delgados para producir grandes valores de corriente, lo que además equivale a tiempos de vida muy cortos. Las estacionarias son batería de descarga profunda, es decir, que pueden proveer grandes valores de corriente durante largos períodos de tiempo. Sin embargo, las baterías estacionarias no aceptan muchos ciclos de carga y descarga. Su aplicación típica es como bancos principales que se utilizan como respaldo de energía (UPS) para desconexiones momentaneas del servicio electrico por períodos largo, pero no frecuentes. Por último, tenemos las baterías propiamente de descarga profunda que son baterías que pueden producir valores relativamente grandes de corriente durante períodos largos, además poseen una gran cantidad de ciclos de vida. En este tipo de baterías se han diseñado los electrodos para que puedan ser cargadas y descargadas frecuentemente.
Las baterías de ciclo profundo son el tipo de baterías que se debe utilizar en los sistemas de energías renovables fotovoltaico y eólico.
En resumen se puede encontrar en el mercado una batería o acumulador con un electrodo específico, con un tipo de estructura particular y de un tipo de descarga. Por ejempo, se pueden encontrar baterías de plomo de los siguientes tipos:
Bateria de plomo ácido abierta
Batería sellada de plomo AGM
Batería sellada de Gel de plomo
Batería sellada de plomo VRLA
y además podrían ser automotrices, estacionarias o de descarga profunda.
En general puede hacer casi cualquier combinación de electrodo, estructura y tipo de descarga. Lo más importante para que una batería pueda ser utilizada en sistemas fotovoltaicos o eólicos es que sea de descarga profunda.
Para mayor información sobre los bancos de baterías lea el artículo: “Características técnicas de los acumuladores o baterías”
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