Funcionamiento y Parámetros de Acumuladores y Reguladores en Sistemas Fotovoltaicos

1. El Acumulador Electroquímico

¿A qué se denomina acumulador?

Almacena energía cuando la producción fotovoltaica excede a la demanda, para utilizarla en la situación contraria.

¿Qué tipos de acumuladores se utilizan principalmente en la industria fotovoltaica?

Níquel-Cadmio (Ni-Cd) y Plomo-Ácido.

¿Qué características debe cumplir un acumulador electroquímico para energía fotovoltaica?

• Aceptar la máxima corriente que suministre el módulo FV.
• Mantenimiento nulo o mínimo.
• Fácil transporte e instalación.
• Baja auto-descarga.
• Rendimiento elevado.
• Larga vida (número de ciclos carga-descarga).

2. Acumulador de Plomo-Ácido

¿Qué es la gasificación o estado de gaseo? ¿Cómo afecta al acumulador compacto?

Al aproximarse al final de la carga, los materiales activos empiezan a escasear y parte de la corriente descompone el agua del electrolito, sobre el electrodo negativo, en oxígeno e hidrógeno, que se liberan.

¿Dónde se colocan los acumuladores? ¿Cómo realizar sus conexiones?

Lo más cerca posible del generador FV, para disminuir la caída de tensión en la línea. Se deben utilizar terminales y pletinas de sección adecuada, para evitar caídas de tensión y puntos calientes.

¿Qué entiendes por bancada del acumulador?

Es un soporte destinado a separar la batería del suelo, corrigiendo su posible desnivel.

3. Parámetros de Este Acumulador

¿Qué es la capacidad nominal de una batería? ¿Unidades? ¿Formas de calcular la energía almacenada?

Es la cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga completa. Se mide en Amperios-hora (Ah) para un determinado tiempo de descarga (régimen de descarga, ej. C₁₀, C₁₀₀). La energía almacenada (Wh) se calcula multiplicando la capacidad (Ah) por la tensión nominal (V).

Calcular la energía de una batería de 120 Ah y 12 V.

(Pregunta de cálculo)

¿Cuánta energía se puede sacar de una batería de 100 Ah y 12 V si deseamos que su profundidad de descarga (PD) sea del 60%?

(Pregunta de cálculo)

¿Calcula la energía y la tensión de 2 baterías de 60 Ah y 12 V conectadas en serie?

(Pregunta de cálculo)

¿Calcula la energía y la tensión del conjunto de 2 baterías de 60 Ah y 12 V conectadas en paralelo?

(Pregunta de cálculo)

Tenemos una instalación de alumbrado a 24 V cuyo consumo energético diario es de 4,8 kWh.

(Contexto para cálculos posteriores)

¿Calcula la capacidad necesaria si se usan 2 baterías de 12 V en serie para suministrar una energía de 2.400 Wh?

(Pregunta de cálculo)

¿Calcula la capacidad necesaria si se usan 2 baterías de 12 V en paralelo para suministrar una energía de 2.400 Wh?

(Pregunta de cálculo)

¿Qué representa el parámetro C_x?

Es la cantidad de electricidad (capacidad nominal en Ah) que puede obtenerse durante una descarga completa del acumulador o batería a un régimen de descarga específico 'x' horas.

5. Asociación de Acumuladores

¿Cuántas baterías de 12 V / 1.000 Ah debemos conectar para lograr una capacidad de 2.000 Ah?

Se deben conectar dos baterías en paralelo.

¿Cuántas baterías de 12 V / 1.000 Ah debemos conectar para lograr una tensión de 24 V?

Se deben conectar dos baterías en serie.

¿Cuántas baterías de 12 V / 1.000 Ah debemos conectar para lograr una capacidad de 2.000 Ah si la tensión del sistema es de 24 V?

Para obtener los 24 V, debemos poner 2 baterías en serie (formando un grupo de 12V/1000Ah + 12V/1000Ah = 24V/1000Ah). Para obtener 2.000 Ah a 24V, necesitaremos dos de estos grupos conectados en paralelo (un total de 4 baterías).

El Regulador de Carga (Tema 2.3)

¿Cuáles son las dos funciones principales de un regulador de carga?

Evitar la sobrecarga del acumulador y, por otra parte, evitar su descarga excesiva.

¿En qué punto de la instalación se coloca el regulador de carga?

Entre el generador fotovoltaico y la batería.

De los reguladores de carga shunt y serie, ¿cuál de los dos es más utilizado y por qué?

El regulador en serie, ya que su capacidad de manejo de corriente no está tan limitada como en el tipo paralelo (shunt), especialmente en sistemas de mayor potencia.

Cita los parámetros principales que definen a un regulador.

• Tensión nominal (V).
• Intensidad nominal (A).
• Tipo de regulación (ej. PWM, MPPT).
• Autoconsumo del aparato (W o mA).
• Tensiones de corte (por carga alta, carga baja, reconexión).

¿Qué se entiende por regulador de dos niveles de carga?

Es aquel que gestiona la carga con al menos dos umbrales o etapas de tensión máxima: uno para la carga profunda (o de absorción) y otro, más bajo, para la carga de flotación (mantenimiento).

Indica las protecciones con que suelen estar equipados los reguladores.

• Contra cortocircuitos (en la entrada FV o salida a consumo).
• Contra sobretensiones.
• Contra sobrecargas (en la salida a consumo).
• Contra inversión de polaridad (en batería y/o paneles).
• Señalización acústica y/o luminosa de estados y fallos.