Errores frecuentes en sistemas fotovoltaicos: Baterías en paralelo (y II)

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Errores frecuentes en sistemas fotovoltaicos: Baterías en paralelo (y II)

    En la anterior entrega de esta serie comentábamos que existen dos maneras de asociar baterías (en serie o en paralelo) y que conectar las baterías en paralelo es una práctica desaconsejable. En este artículo explicaremos las razones.

En primer lugar hay que tener en cuenta que no hay dos baterías idénticas, incluso entre baterías nuevas del mismo modelo y fabricante existen pequeñas diferencias en capacidades y resistencias internas. Estas diferencias hacen que la eficiencia en la carga, es decir, la fracción de la energía que efectivamente se almacena en la batería entre la que realmente se ha consumido, no sean exactamente iguales.

Debido a lo anterior, en baterías conectadas en serie, es común que durante el ciclo de carga una batería se cargue más que otra y, por consiguiente, se genere una diferencia de tensión entre ellas. Con todo, una vez que acaba la carga el circuito se abre y la intensidad se reduce a cero; por lo que a pesar de que existirá diferencia de potencial entre las baterías la intensidad entre ellas es nula.

Figura 1. Esquema de baterías conectadas en serie.

Después de varios ciclos de carga y descarga es posible que la diferencia de voltajes entre las baterías sea tan grande que afecte, por causas diversas, significativamente al funcionamiento del sistema. Para evitar esto es una práctica común realizar sobrecargas periódicas controladas de forma que los estado de carga (y por consiguiente los voltajes) alcancen su máximo, es decir, que se igualan por arriba. El perjuicio que supone esta práctica a la vida de la batería es menor que el que causaría un desbalanceo continuado.

Figura 2. Sistema de 4 baterías en serie equipado con tres balanceadores de la marca Victron.

Existen en el mercado dispositivos balanceadores que al detectar una diferencia de potencial excesiva entre dos baterías, las conectan en paralelo de forma que la que esté más cargada transfiera intensidad a la menos cargada hasta igualarse. Estos dispositivos controlan que la intensidad de corriente entre las dos baterías no sea excesivamente grande, ya que esto afectaría negativamente a la vida de las mismas. En la figura 3 se muestran el resultado de conectar en paralelo al acabar su carga , para balancear sus voltajes, dos baterías en serie.

Figura 3. Intensidades de corrientes en dos baterías en serie con balanceador de corriente.

Como se puede ver, una vez acaba la carga (a las 4 horas) se genera una pequeña transferencia de una a otra batería. Esto ocurre hasta que sus estados de carga se igualan.

Figura 4. Estados de carga y eficiencias de dos baterías conectadas en serie equipados balanceador de carga.

En baterías conectadas en paralelo también se produce este efecto de desbalanceo debido las diferentes eficiencias de carga. Pero en este caso, además, en cada batería entrará una intensidad de corriente diferente, debido a las diferentes resistencias internas de cada una de ellas, lo que también provoca que cada batería se cargue a un ritmo diferente. Es razonable pensar, por consiguiente, que el desbalanceo será mayor en baterías en paralelo que en serie.

En la figura 5 se ha representado las intensidades de corrientes resultantes de simular, en las mismas condiciones de carga que en el caso anterior, dos baterías en paralelo con pequeñas diferencias en sus resistencias internas. Como se puede observar existe una diferencia significativa entre las intensidades durante la carga, que se invierte una vez esta se termina. Es fácil apreciar que las intensidades de balanceo en el caso de las baterías en paralelo es sensiblemente mayor que cuando las baterías están dispuestas en serie y equipadas con un balanceador. Por todo ello, no es atrevido decir que en general baterías conectadas en paralelo tendrán un mayor ciclado que aquellas conectadas en serie y, por lo tanto, una vida útil menor.

Figura 5. Intensidades de corriente de dos baterías conectadas en paralelo.


Como era de esperar la diferencia entre los estados de carga de las baterías es mucho más acusado en el caso de baterías en paralelo que en baterías en serie, como se puede concluir al comparar las figuras 4 y 6.

Figura 6. Estados de carga y eficiencias de dos baterías conectadas en serie equipados balanceador de carga.

Por todo lo anterior, concluimos que siempre sea posible hay que diseñar los sistemas de acumulación conectados las diferentes baterías en serie y evitar las asociaciones en paralelo.

diciembre 29th, 2017|Errores|

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