Baterías para placas solares - funcionamiento, precios, vida útil

Una instalación de placas solares produce energía solar durante todo el día. Pero el flujo de energía al igual que el consumo no siempre son iguales y puede pasar que la producción sea más alta que el consumo o al revés. Cuando la producción es mal alta, el excedente simplemente se da a la red sin recibir mucho al cambio mientras que el consumo más alto se coge de la red y se paga bien. Pero hay una manera de omitir este paso y guardar la energía producida en casa y usarla más tarde. Para eso nos sirve un almacenamiento de energía, como son las baterías.Se puede almacenar la energía no usada y usarla más tarde o hasta por la noche.

Principales conclusiones de este artículo:

• Sin embargo, vale la pena invertir en baterías para tener una potencia de reserva.
• No todas las instalaciones de almacenamiento de energía cuentan con una fuente de alimentación de emergencia, por lo que se necesita un instalador fiable.
• Es un buen momento para invertir en placas solares, y si se invierte en placas solares y en baterías al mismo tiempo, se reducen los costes.
• Después de leer este artículo, sabrás si un sistema de energía de reserva es algo para ti. También tendrás las expectativas correctas de tus baterías, y adquirirás conocimientos sobre cómo hablar con tu instalador para que todo salga bien.

En resumen: las baterías permiten aprovechar mejor la energía producida y son indispensables en las instalaciones aisladas (sin conexión a la red eléctrica).

¿Cómo funcionan las baterías para placas solares?

Para entender cuál es el papel de las baterías para placas solares, primero debemos hablar de cómo funciona una instalación estándar de placas solares fotovoltaicas conectadas a la red y sin batería.

Las placas solares fotovoltaicas utilizan los rayos del sol para producir energía en forma de corriente continua. La corriente continua pasa a un inversor, donde se convierte en corriente alterna, idéntica a la que se encuentra en un enchufe. Aquí alimenta todos los electrodomésticos que funcionan en ese momento: lavadora, frigorífico, ordenador, etc. Pero el sol no sigue calentándonos con la misma fuerza; del mismo modo, los paneles no siguen produciendo la misma cantidad de energía durante todo el día.

Las placas solares fotovoltaicas generan más electricidad en verano que en invierno. Cuando los días están nublados, la eficiencia de los paneles disminuye, pero no están ni mucho menos inactivos. Los kilovatios-hora producidos son consumidos por los equipos que funcionan durante el día. En cambio, por la noche están realmente inactivos. La energía fotovoltaica, como se puede ver, no funciona uniformemente, sino que durante el día con mucha fuerza, durante la noche con mucha debilidad. ¿Qué ocurre con el exceso de electricidad producida durante el día que no se utiliza? ¿Cómo suministra la energía una instalación fotovoltaica por la noche y en invierno?

Pues bien, el excedente de electricidad producido durante el día se vierte a la red eléctrica. El contador de electricidad de su casa o negocio cuenta entonces no sólo la energía que ha comprado a la compañía eléctrica, sino también la que le ha "vendido". La electricidad producida por nuestras placas solares no se desperdicia, sino que se envía a otros consumidores. Esta es sin duda una solución ecológica.

¿Cuánta electricidad se convierte en excedente? Bastante, alrededor del 70% de la producción de la energía se convierte en excedente. Eso es básicamente todo lo que no usas de inmediato. Si no estás en casa durante el día porque estás trabajando, la mayor parte de la energía se transferirá a la industria eléctrica.

Baterías - suministro de energía de emergencia

Imagina la siguiente situación: La red eléctrica de tu barrio ha fallado. Vuelves a casa al anochecer por calles oscuras, pasando por casas con velas parpadeantes en sus ventanas. Llegas a tu casa y hay una luz encendida. Es la única casa de todo el barrio con electricidad. Suena bien, ¿verdad?

Ahora imagina este escenario en invierno. O imagina que el corte dura unos días. O más. Imagínate que una guerra / un ataque terrorista / una revuelta daña gravemente la infraestructura energética. Y tu casa, a pesar de ello, tiene electricidad, necesaria para alimentar tu nevera, tu portátil, tu radio, tu afeitadora, tu hervidor, la bomba de la calefacción y otros elementos esenciales.

¿Cuánto vale para ti?

Si quieres comprar un acumulador de energía para una emergencia, es importante que sepas que no todas las unidades de almacenamiento de energía proporcionan una energía de emergencia significativa. Dicho esto, no se trata de la batería, sino de todo el sistema eléctrico de la casa, que debe estar bien diseñado y debe incluir ciertos elementos esenciales.

El siguiente conjunto de errores de diseño debería ponerlo de manifiesto.

Trampas al comprar y diseñar las baterías

"Vaya, ¿por qué es tan barata esta batería?" - Lo más probable es que el diablo está en los detalles, y que esas unidades de almacenamiento baratas no proporcionen una energía de reserva significativa.

Primera trampa: la batería no funciona sin la red.

La regla general es que si la red no funciona, ni tu instalación fotovoltaica ni el almacenamiento de energía tienen derecho a enviar energía a la red; de lo contrario, matarás al pobre electricista que esté intentando empalmar los cables en el punto de fallo. De ahí que todos estos dispositivos deban tener, y tengan, una protección antipinchazos.

Necesitas una electrónica adicional para desconectar tu instalación de la red y permitir que los inversores obtengan la corriente que necesitan sin un patrón de la red.

Muchas baterías para placas solares, las más baratas, se estropean cuando se cae la red y deben evitarse.

Segunda trampa: la batería da mucha menos potencia sin la red

Algunas baterías para placas solares sólo funcionan a plena potencia cuando están conectadas a la red. Por ejemplo, una batería fotovoltaica con una potencia nominal de 4 kW sólo da 1,32 kW sin conexión a la red. Como no te gastas miles de Euros en una fuente de alimentación de emergencia para no poder encender la luz y la tostadora al mismo tiempo, también hay que evitar este tipo de dispositivos.

Tercera trampa: la batería puede funcionar sin conexión a la red, pero no se carga con el sistema fotovoltaico

Aunque esto puede parecer bastante inútil, sí, sin la electrónica adicional el sistema fotovoltaico no alimentará la batería cuando la red se caiga (esta electrónica es para reducir la potencia del sistema fotovoltaico para que no "cocine" el almacenamiento de energía cuando la red no reciba un exceso de energía). Su casa estará entonces alimentada a plena capacidad de la batería, pero sólo mientras haya suficiente energía almacenada. Evita estos sistemas, o mejor dicho, no te dejes tentar por el bajo precio de las ofertas sin estos componentes electrónicos.

Si ahora estás considerando la batería no como una fuente de ahorro, sino como una inversión en la seguridad de tu familia, entonces estamos listos para hablar de precios.

Baterías para placas solares - precios

Las baterías son más baratas que nunca, lo que no cambia el hecho de que sigan siendo monstruosamente caras.

Por supuesto, un sistema de almacenamiento de energía con alimentación de emergencia que funciona no es sólo la batería en sí, sino también la electrónica que la hace funcionar, el inversor de la batería o el controlador de carga, el desconectador del sistema, la pasarela de comunicación, etc.

Existe una relación entre el precio del kit y la capacidad de la batería. En este sentido, la capacidad óptima es de unos 7 kWh.

Para saber rápidamente cuánto te costará la batería en tu situación, pide contactos a varios instaladores de tu zona para comparar sus ofertas. De forma gratuita y sin compromiso.

Almacenamiento de energía - financiación y subvención

Desde hace unos meses existe una subvención para placas solares fotovoltaicas en España y la incorporación de almacenamiento, como son las baterías. Esta subvención es una buena ayuda para dar el empujón para que la gente instale baterías con sus placas solares. La subvención más grande por el momento es la ayuda para las comunidades autónomas por el fondo europeo Next Gen. Por el momento en España 16 de las 19 comunidades autónomas tienen esta ayuda y en general ofrecen una subvención hasta 490 € / kWh para instalaciones con menos de 10 kWp. 

Hay que tener en cuenta tres factores

Los precios de las baterías para placas solares están bajando lentamente. El NREL (National Renewable Energy Laboratory) de EE.UU. también predice que los precios de la batería bajarán un 20% más en los próximos 10 años. Por lo tanto, desde el punto de vista financiero, es mejor aplazar la decisión de comprar almacenamiento de energía solar.

También cabe destacar que si inviertes en fotovoltaica con almacenamiento de energía desde el principio, se puede reducir el precio en un 35% aproximadamente (según un estudio del NREL de 2020 sobre el mercado estadounidense) que si se añade la batería más tarde, debido a los menores costes de los equipos, la instalación y la adquisición de clientes.

Selección de las baterías placas solares

La forma más rápida es adecuar el tamaño del almacenamiento al tamaño de la instalación, es decir, para una instalación de 5 kWp, elegir un almacenamiento de 5 kWh. Este es un buen método "rápido", pero de ninguna manera la regla.

Más correctamente, la capacidad y la potencia del acumulador de energía deben seleccionarse en función de las necesidades en caso de fallo eléctrico.

Hazte las siguientes preguntas:

• ¿Qué aparatos quiero alimentar necesariamente?
• ¿Quiero una batería de tipo DC o AC?
• ¿Quiero un diseño moderno, o quiero una batería de pilas de plomo más baratas?

Un instalador cualificado puede ayudarte a responder a estas preguntas en detalle, pero centrémonos en algunos principios generales.

¿Qué aparatos deben tener energía durante una emergencia?

No puedes esperar que un suministro eléctrico de emergencia haga funcionar la nevera, la tostadora, la lavadora, el horno, la televisión, el ordenador y las luces de todas las habitaciones. De hecho, es probable que sólo tengas que encender el horno y la plancha y la unidad de almacenamiento se rinda, a menos que compres algo realmente caro.

Es una buena práctica diseñar un "circuito clave" alimentado por la batería y el sistema fotovoltaico.

¿Qué debe conectarse a este circuito clave? Electrodomésticos imprescindibles para el confort y la funcionalidad:

• nevera
• varios enchufes en la cocina (para la radio/ordenador portátil, etc.)
• iluminación
• calefacción

En cuanto a la calefacción, hay que descartar desde el principio la calefacción eléctrica, que requiere un enorme gasto de electricidad. Las bombas de calor son una clara mejora, pero aún así, alimentar una bomba de calor con electricidad supone un gasto energético considerable, en comparación con un frigorífico como éste. Una solución interesante es la bomba de calor híbrida, que puede funcionar como una bomba de calor normal pero también como un horno de gas. Con una bomba de calor híbrida, un sistema fotovoltaico y una pequeña cantidad de almacenamiento de energía, podrás calentar tu casa incluso si una tormenta de nieve corta la electricidad durante unos días en pleno invierno.

Capacidad de la batería y rendimiento

La capacidad de almacenamiento de energía [kWh] determina la cantidad de electricidad que puede almacenar. ¿Cuánto necesitas? Una capacidad de almacenamiento de energía del 25-40% de tu consumo diario de electricidad en invierno (es decir, cuando tu consumo de electricidad es el más alto) es suficiente para aumentar significativamente tu autoconsumo y debería ser suficiente para alimentar tus circuitos más importantes. Por supuesto, mucho depende de los detalles, como la mencionada calefacción.

A menudo, en lugar de especificar la capacidad en kWh, se especifica en los Ah que conocemos de las baterías de coche, a la tensión indicada.

La potencia de la unidad de almacenamiento de energía [kW] determina la cantidad de energía que la unidad de almacenamiento de energía es capaz de dar en un momento dado, lo que está directamente relacionado con la cantidad de equipos que se pueden conectar a ella.

La mejor manera de determinar la capacidad y la potencia es mediante un ejemplo.

Ejemplo

Aparatos clave:

• Frigorífico - potencia máxima 80 W, consumo diario 310 Wh
• Alumbrado de emergencia - potencia máxima de 120 W, consumo diario de 300 Wh
• Fuente de alimentación para pequeños dispositivos electrónicos, radio, ordenador portátil - máx. 80 W, consumo diario 500 Wh
• Total: potencia máxima 280 W, consumo diario ~1,1 kWh

La calefacción de emergencia la proporciona una cocina de combustible sólido de repuesto instalada en la habitación.

La solución es un SolarWatt MyReserve, que da una salida continua de 500 Wh y tiene una capacidad de 2,4 kWh, suficiente para dos días sin red y con mal tiempo, cuando el funcionamiento del sistema fotovoltaico y la carga de la batería serían difíciles.

¿Acumulación de energía en AC o DC?

Respuesta corta: si aún no tienes una instalación de placas solares fotovoltaicas, elige la corriente continua (DC), será más barata. Si ya tienes una instalación fotovoltaica, elije la corriente alterna (AC), porque realmente no tienes muchas opciones. Si no quieres o no puedes tener una instalación fotovoltaica, elige también AC.

Respuesta más larga: el almacenamiento de energía en corriente continua difiere del de corriente alterna en la forma en que se conecta al resto de la instalación y, en consecuencia, en la cantidad de equipos y el precio.

El almacenamiento de energía en corriente continua es más barato que el de corriente alterna porque comparte un inversor común con la instalación fotovoltaica, mientras que la versión de corriente alterna requiere dos inversores, uno para las placas solares fotovoltaicas y otro para la batería. Por desgracia, tiene que ser un tipo especial de inversor - un inversor híbrido -, por lo que la instalación del almacenamiento tiene que ir acompañada de la instalación de la fotovoltaica, lo que requiere una planificación previa.

Por lo tanto, si ya tienes una instalación fotovoltaica, la versión AC es para ti.

No tiene sentido comprar un inversor híbrido sólo si quieres añadir más almacenamiento de energía en el futuro. Al comprar un inversor de este tipo limita innecesariamente tu elección a los productos que funcionan con un inversor determinado, la diferencia de coste no es tan grande y en general los precios de los equipos bajan año tras año.

¿Iones de litio más nuevos o plomo-ácido más barato?

Hay muchas sustancias químicas capaces de almacenar energía. ¿En qué se diferencian? Pues bien, algunos tienen el tamaño y el peso de un tanque medio, se degradan más rápido, son más propensos al fuego, la profundidad de su descarga segura es una broma, requieren en la práctica una sala separada y debidamente ventilada, que contenga preferiblemente un sistema de extinción automático, y son caros de todos modos, y otros no presentan ninguna de las desventajas anteriores pero son aún más caros.

Lo que intento decir es que, a no ser que tengas una habitación innecesaria y ventilada al lado de tu casa donde puedas poner todas estas baterías de plomo más baratas, deberías invertir más bien en los nuevos diseños de baterías para placas solares que se pueden poner en cada pasillo más grande.

Vida útil de las baterías

Las baterías son dispositivos bastante delicados que pierden lentamente sus propiedades cuando se utilizan en condiciones favorables. Cuando se utilizan en condiciones desfavorables, pierden sus propiedades mucho más rápido. La degradación se produce principalmente en la capacidad, aunque la eficiencia también disminuye ligeramente.

El NREL predice en sus hipótesis financieras que, tras 10 años de uso de las baterías para placas solares, la capacidad del 20% de las baterías habrá descendido al 80%.

Estos son algunos principios generales que hay que seguir a la hora de planificar un emplazamiento para el almacenamiento de energía.

Sin embargo, según un estudio sobre el rendimiento de baterías publicado en 2020 por DNV GL, una batería de la marca A puede ser muy diferente de un producto equivalente de la marca B, aunque estén fabricados de forma similar. La conclusión más o menos obvia es que la calidad de la fabricación afecta a la duración de la batería.

Garantía de las baterías solares

No hay mejor fuente de información sobre la calidad de construcción de un producto que su garantía.

Los fabricantes describen la garantía de rendimiento de una batería de varias maneras. A veces indican un número máximo de años, a veces un número máximo de ciclos, a veces ambos, en cuyo caso se aplica la garantía que termina antes. Algunos dan dos garantías, como sabemos de las placas solares fotovoltaicas: una garantía de producto y una garantía de capacidad.

Los fabricantes más abiertos incluso especifican la degradación de la capacidad esperada de una determinada unidad de almacenamiento, siempre que funcione en condiciones específicas.

La norma actual es el 80% de la capacidad después de 10 años, aunque también hay garantías que cubren 20 años de funcionamiento.

Comprando una unidad de almacenamiento de buena marca y siguiendo las recomendaciones del fabricante, te aseguras de que funcione bien durante muchos años y de que alimente tu casa cuando llegue la hora del ensayo.

Preguntas frecuentes

Respondamos brevemente a algunas de las preguntas más frecuentes sobre las baterías para placas solares.

¿Son viables económicamente las baterías?

Las baterías no son económicamente viables en lo más mínimo, pero cumplen su función como fuente de alimentación de emergencia, y el valor que tiene para ti, tendrás que decidirlo tú mismo.

¿Es un buen momento para invertir en Baterías?

Se prevé que los precios de las baterías caigan un 20% en los próximos 10 años, lo que no es muy impresionante. Dado que no vas a comprar el almacenamiento de energía por los beneficios económicos, es poco probable que haya mucho que esperar. La pandemia de COVID-19, aún en curso, demuestra que nuestra civilización no es indestructible. Con la fotovoltaica y las baterías, podrás generar tu propia electricidad aunque todo lo que te rodea se derrumbe. Recuerda, además, que si inviertes en fotovoltaica y en almacenamiento de energía a la vez, puedes ahorrar mucho.

¿Pueden las baterías alimentar un coche eléctrico?

Los acumuladores de energía son tan adecuados para cargar coches eléctricos como una cuchara de postre para comer caldo, es decir, en la práctica no son muy adecuados. Las baterías de energía no están diseñadas para alimentar a los coches eléctricos. Una batería de tal capacidad y potencia que pudiera cargar un coche eléctrico en menos de 12 horas sería muy, muy cara. Además suena un poco raro cargar una batería con otra.

¿Es importante el tiempo de respuesta de la batería?

Algunos sistemas activan la energía de emergencia en unos 30 segundos, otros en menos de medio segundo. En el caso de las instalaciones domésticas, no importa: tu ordenador se apagará de todos modos y el resto de tus dispositivos no se verán perjudicados. No es un SAI.