“La Carga del Banco de Baterías”: El Desafío Crítico de los Sistemas Fotovoltaicos Aislados de la Red | Off Grid

Los sistemas fotovoltaicos aislados de la red se presentan como una solución frente a necesidades eléctricas que no cuenta con acceso a la red eléctrica de distribución. Sin embargo, enfrentan un desafío crucial: el incorrecto dimensionamiento y diseño del sistema, el cual puede desencadenar una serie de problemas técnicos y de seguridad eléctrica.

El dimensionamiento inapropiado de un sistema fotovoltaico aislado es un problema frecuente y muy grave. Esto generalmente es causado por seleccionar componentes que no se ajustan adecuadamente a las necesidades energéticas del usuario ni a las características de su ubicación. Como resultado, uno de los síntomas más comunes es que las baterías no se carguen correctamente.

Pero, ¿Cuáles son las causas más típicas que ocasionan que las baterías no se carguen correctamente?

1. Caídas de Tensión y Problemas de Carga: La caída de tensión es la pérdida de voltaje a causa de la resistencia eléctrica presente en las conducciones. Es un fenómeno natural y que se debe conocer para determinar que se obtendrá la tensión necesaria que se necesita para el funcionamiento del sistema. un valor de tensión bajo, podría causar que las baterías no carguen.
2. Mezcla de Baterías Inadecuadas: Utilizar baterías de distintos tipos, capacidades o edades puede afectar el rendimiento del sistema fotovoltaico, ya que cada tipo de batería tiene características de carga y descarga diferentes.
3. Conductores Inapropiados: La selección incorrecta de conductores, tanto en el calibre como el tipo, puede dar como resultado una capacidad de corriente inadecuada, provocando pérdidas de energía y riesgos de sobrecalentamiento.
4. Tecnología PWM vs. MPPT: El uso de controladores de carga PWM, aunque más económicos, da como resultado una menor eficiencia en comparación con la tecnología MPPT. Los controladores del tipo PWM solo aprovechan la tensión de los módulos fotovoltaicos necesaria para cargar el banco de baterías, por lo que, si existe recorte de tensión, existe recorte de potencia y de generación de energía.
5. Baja Eficiencia del Equipamiento: La elección de equipamiento de baja calidad o inadecuados para las necesidades específicas puede reducir significativamente la eficiencia general del sistema. Se debe tener en cuenta que menor eficiencia mayor serán las pérdidas del sistema, por lo que se deberá sobredimensionar el sistema fotovoltaico.
6. Problemas de Conexión y Empalmes Manuales: Conexiones deficientes o empalmes manuales pueden ocasionar pérdidas de energía y fallos, además de ser un riesgo de seguridad a causa de posibles arcos eléctricos que podrían producir una fuente de fuego.
7. Uso Incorrecto de las Horas de Sol Pico (HSP): Un mal entendimiento o uso de las HSP puede llevar a una estimación errónea de la energía disponible, crucial para el dimensionamiento correcto del sistema. Es muy habitual que las HSP se utilicen de forma general, desconociendo que el valor de las HSP varían en función de la irradiancia sobre el plano del módulo fotovoltaico, por lo tanto, si la inclinación y orientación varían también lo harán las HSP. En ilumin no utilizamos las HSP, en cambio, utilizamos el Explorador solar y PVwatts para dimensionar el arreglo fotovoltaico.
8. Mezcla de módulos fotovoltaicos: La potencia total del arreglo fotovoltaico total puede ser afectada negativamente cuando módulos fotovoltaicos de menor corriente se mezclan con módulos de mayor corriente en una conexión en serie (string), ya que la corriente total del string es igual a la menor corriente presente en el circuito.

Recomendaciones

1. Análisis Personalizado: La clave para un sistema eficiente es llevar a cabo un análisis detallado de las necesidades energéticas y las condiciones ambientales del lugar de instalación. Es de suma importancia construir una tabla de consumo que permita identificar la energía eléctrica que los módulos fotovoltaicos deben generar y la energía que el banco de baterías debe almacenar, entre otros.
2. Selección Adecuada de Componentes: Es esencial elegir baterías, módulos fotovoltaicos, controladores y otros componentes que se complementen y sean apropiados para el sistema. La elección del equipamiento está acompañado por una serie de cálculos que aseguren el correcto funcionamiento de cada uno de elementos bajo las condiciones de operación.
3. Preferir Tecnología MPPT: La tecnología MPPT permite aprovechar por completo la tensión del arreglo fotovoltaico, permitiendo conectar en serie los módulos fotovoltaicos y con ello alcanzar grandes tensiones, disminuir el porcentaje de caída de tensión, disminuir la sección del conductor fotovoltaico (H1Z2Z2-k) y menor capacidad de las protecciones de sobrecorriente.
4. Inversión en Calidad: Optar por equipamiento de alta calidad, capacidad necesaria y eficiencia, garantiza un alto rendimiento y una mayor durabilidad del sistema, evitando el reemplazo de elementos antes de tiempo.
5. Instalación Profesional: Una instalación realizada por profesionales asegura el correcto dimensionamiento del sistema fotovoltaico, un montaje bajo normativas locales, la utilización de protocolos de comisionamiento para la auditoría del sistema y garantías de equipamiento e instalación. Aprovecho de mostrarte el directorio fotovoltaico que estoy construyendo en fase de prueba: https://direcsolar.com
6. Mantenimiento y Monitoreo: Realizar mantenimientos programados y monitorear el sistema puede ayudar a identificar y solucionar problemas tempranamente.

Abordar estos desafíos es un paso vital para aprovechar al máximo las oportunidades que los sistemas fotovoltaicos aislados de la red puedan suministrar.