Características de las baterias de LiFePO4

La batería de Litio / Fosfato de Hierro es una tipo de batería recargable. En concreto es una batería de iones de Litio que utiliza FePO4 como material catódico.

Las ventajas de este tipo de baterías, cuyo nombre significa Lithium Iron Phosphate, son muchísimas, pero entre ellas:

- Durante toda la vida de la batería, no hay que darle mantenimiento.

- Mantienen todo su potencia hasta el mismo momento de la descarga. Las baterías tradicionales por lo general fluctúan según se les agota su energía. Este tipo de baterías mantiene en el 100% de los casos todo su potencia hasta que ya no pueda mas.

- Son bastante seguras, ya que no explotan o incendian con sobrecargas.

- Entre 2,000 y 3,000 ciclos durante 6 a 7 años de vida útil.

- Contienen el doble de la capacidad de energía que baterías de ácido de plomo de tamaño comparable.

- Pueden dejarse a medio cargar por largos períodos de tiempo sin arriesgar arruinar la batería.

- Si se dejan sin darle uso, se descargan extremadamente lentas, por lo que se pueden dejar si utilizar por largos períodos de tiempo y volver a utilizarlas inmediatamente sin tener que recargarlas.

- Funcionan hasta a 60 grados Celsius (140 grados Fahrenheit) sin disminuir su rendimiento.

- Se pueden instalar en cualquier orientación (de frente, de lado, boca abajo, etc).

- No contiene metales tóxicos.

- Las vibraciones no le afectan, y por tanto no son frágiles como las baterías tradicionales.

- En tan solo 15 minutos se pueden recargar al 90% de su potencia.

Tabla Comparativa de las Diferentes Baterías de Litio:

La batería de Litio Fosfato de Hierro ha demostrado ser la batería más respetuosa con el medio ambiente. El principal problema con baterías de iones de Litio es la seguridad. La sobrecarga y el recalentamiento pueden causar incendios y explosiones a excepción de la batería LiFePO4.

Es posible aplicar sobretensión a la batería LiFePO4, puede ser cargada en un solo paso en corriente continua para alcanzar el 95% del SOC o en CC + CV para obtener el 100% SOC. Su comportamiento es similar al de las baterías de ácido de plomo en cuanto a la seguridad de carga forzada.

La batería LiFePO4 es un sistema no acuoso, con 3,2 V de tensión nominal durante la descarga. Su capacidad específica es de 145Ah/kg. Por lo tanto, la densidad de energía gravimétrica de las batería LiFePO4 es de 130Wh/kg.

En comparación con batería LiCoO2 que tiene un ciclo de vida de 400 ciclos, la batería LiFePO4 extiende su ciclo de vida de hasta 2000 ciclos.

Las baterías de LiCoO2 no pueden trabajar a temperaturas elevadas (más de 55 ° C). Sin embargo, las baterías LiFePO4 funcionan mejor a temperatura elevada, ofreciendo un rendimiento de un 10% más, debido a la mayor conductividad iónica de litio.

Debido a sus características estas baterías son muy adecuadas para cargas rapidas de bicicletas eléctricas, scooter eléctrico y coche eléctrico, para herramientas eléctricas (por ejemplo taladro, motor eléctrico, etc.), UPS, alumbrado de emergencia y sistemas de energía solar.Especificaciones tecnicas:

Voltaje de la célula: 3,2 V (nominal)

Capacidad: 1Ah de 20Ah +

Energía por peso: 90 + horas vatios / kilogramo

Energía por volumen: 220 vatios hora / decimetro cúbico

Características de la descarga: las células de energía son de alta velocidad capaz

Ciclo de Vida: desde 2000 hasta 7000 ciclos.

Auto de alta: ≤ 3 meses%

Rango de temperatura: -40 ° C a +60 ° C

Métodos recomendados de carga: CC / CV

Tamaños: 18650, 26650, y prismáticos grandes

Aplicaciones: vehículos eléctricos, herramientas eléctricas, M

¿Las baterías de plomo-ácido pueden ser competitivas actualmente?

La respuesta es SÍ. La batería de plomo-ácido es la más antigua recargable que existe en la actualidad. Inventado por el físico francés Gaston Planté en 1859, era la primera batería de plomo-ácido recargable para uso comercial. 150 años después, todavía no tenemos alternativas rentables para los coches, sillas de ruedas, scooters, carros de golf y los sistemas de UPS. La batería de plomo-ácido ha mantenido una gran cuota de mercado en determinadas aplicaciones, si la química de la batería fuese más reciente sería demasiado caro. La batería de Plomo-ácido no se presta a la carga rápida.

El tiempo de carga habitual es de 8 a 16 horas. Una carga periódica completamente saturada es esencial para prevenir la sulfatación de la batería, siempre se debe almacenar en un estado de carga. Dejar la batería en una condición de alta carga hace que aparezca la sulfatación y e imposibilita la recarga.

Encontrar el límite ideal de tensión de carga es crítico. Una de alta tensión (por encima de 2.40V/celda) produce un buen rendimiento de la batería, pero acorta la vida util debido a la corrosión de la rejilla en la placa positiva. Un límite de baja tensión está sujeto a la sulfatación en la placa negativa. El dejar la batería en carga de flotación por un tiempo prolongado no causará daño.

A la batería de plomo-ácido no le gustan los ciclos de descarga de profundidad. Una descarga completa causa tensión adicional y cada ciclo le roba vida a la batería en algunos servicios. Este desgaste hacia abajo característica también se aplica a otras baterias químicas en diversos

grados. Para evitar que la batería seestrése a través de descargas profundas repetitivas, es recomendable una batería más grande. La batería de plomo-ácido es barata, pero los gastos de funcionamiento puede ser mayores que un sistema basado en niquel-cadmio si se requieren repetitivos ciclos completos.

Dependiendo de la profundidad de la descarga y la temperatura de funcionamiento, las baterías selladas de plomo-ácido proporcionan de 200 a 300 ciclos de descarga/carga. La razón principal de su ciclo de vida relativamente corto es la corrosión de la rejilla del electrodo positivo, el agotamiento de la materia activa y la expansión de las placas positivas. Estos cambios son más frecuentes a temperaturas de funcionamiento más elevados. La recarga cíclica no previene o revierte la tendencia.

La batería de plomo-ácido tiene una de las densidades de energía más baja, por lo que es inadecuada para dispositivos portátiles. Además, el rendimiento a bajas temperaturas es marginal. La auto-descarga es de aproximadamente 40% por año, una de las mejores en las baterías recargables. En comparación con el níquel-cadmio esta cantidad de auto-descarga es de tres meses. El alto contenido de plomo hace que el plomo-ácido sea hostil con el medio ambiente.

Espesor de la placa

La vida útil de una batería de plomo-ácido puede, en parte, ser medido por el espesor de las placas positivas. El grueso de las placas, proporciona una vida más larga. Durante la carga y descarga, el plomo en las placas se come poco a poco de distancia y el sedimento cae al fondo. El peso de una batería es una buena indicación del contenido de plomo y la esperanza de vida.

Las placas de baterías de arranque del automóvil tienen alrededor de 0.040 “(1 mm) de espesor, mientras que la típica batería de carro de golf que tienen placas que se encuentran entre 0.07-0.11″ ( 1.8-2.8mm) de espesor. Las baterías de carretillas elevadoras pueden tener placas que superan los 0.250 “(6mm). La mayoría de las baterías industriales inundadas de ciclo profundo utilizan placas de plomo-antimonio. Esto mejora la vida de la placa, pero aumenta la pérdida de agua y gases.

Selladas de plomo-ácido

Durante la década de los 1970, los investigadores desarrollaron una batería de plomo-ácido libre de mantenimiento que puede funcionar en cualquier posición. El electrolito líquido es gelificado en separadores humedecido y sellado. Las válvulas de seguridad permiten la ventilación durante la carga, descarga y cambios de presión atmosférica.

Impulsados por diferentes necesidades de mercado, sugieron dos sistemas de plomo-ácido: La bateria sellada de plomo-ácido pequeña (SLA), también conocido bajo el nombre de Gelcell, y la más grande con válvula regulada de plomo-ácido (VRLA). Ambas baterías son similares. Los ingenieros pueden argumentar que en la batería sellada de plomo  la palabra “ácido” es un término equivocado porque no hay batería recargable que pueda estar totalmente sellada.

A diferencia de las baterías de plomo-ácido inundadas, las SLA y VRLA están diseñadas con un exceso de voltaje de bajo potencial para evitar que la batería alcance su potencial de generación de gas durante la carga porque la carga en exceso podría causar desprendimiento de gases y el agotamiento del agua. En consecuencia, estas baterías no se pueden cargar a su máximo potencial. Para reducir la sequedad, las baterías selladas de plomo-ácido de calcio utilizan plomo en lugar de la de plomo-antimonio.

La temperatura óptima de funcionamiento  de la batería de plomo-ácido es de 25 ° C (77 F *). A temperatura elevada reduce la longevidad. Como pauta, cada 8 º C (15 F *) de aumento de la temperatura reducirá la duración de la batería en la mitad. Una VRLA, que duraría 10 años a 25 ° C (77 F *), sólo será buena para 5 años en caso de operar a 33 * C (95 F *). En teoría, la misma batería duraría un poco más de un año a una temperatura del desierto de 42 ° C (107 * F).

Las baterías selladas de plomo-ácido están catalogadas en unas 5 horas (0,2) y 20 horas (0.05C) de descarga. Los tiempos más largos de descarga realizan lecturas de mayor capacidad debido a las menores pérdidas. La batería de plomo-ácido trabaja bien con las corrientes de carga alta.

Baterías con separador de vidrio absorbente  (AGM)

La AGM es un nuevo tipo de baterías selladas de plomo-ácido que utiliza esteras de vidrio de absorción entre las placas. Está sellada, libre de mantenimiento y las placas están rígidamente montadas para resistir grandes choques y vibraciones. Casi todas las baterías AGM son recombinantes, lo que significa que pueden recombinarse con el 99% del oxígeno y el hidrógeno. Casi no hay pérdida de agua.

Las tensiones de carga son las mismas que para otras baterías de plomo ácido.

Incluso en condiciones de sobrecarga grave, realiza la emisión de hidrógeno por debajo del 4% fijado para los aviones y los espacios cerrados. La baja auto-descarga de 1.3% por mes, permite el almacenamiento a largo plazo antes de recargar. Los costes de AGM son el doble que el de la versión inundadas de la misma capacidad. Debido a la durabilidad, los coches alemánes de alto rendimiento utilizan baterías AGM en favor del tipo de inundación.

Ventajas

* Asequible y fácil de fabricar.

* Maduras, fiables y bien entendidos de tecnología – cuando se usa correctamente, el plomo-ácido es durable y ofrece un servicio confiable.

* La auto-descarga se encuentra entre los más bajos de los sistemas de batería recargable.

* Capaz de alta las tasas de descarga.

Limitaciones

* Densidad de energía baja – de peso insuficiente a los límites de relación de uso de la energía para aplicaciones estacionarias y de ruedas.

* No se puede almacenar en una condición de alta – el voltaje de la célula no debe caer por debajo de 2.10V.

* Permite sólo un número limitado de ciclos de descarga completa – adecuado para aplicaciones de espera que requieren descargas profundas sólo ocasional.

* Contenido de plomo y el electrolito de la batería hostiles para el medio ambiente.

* Restricciones de transporte de plomo-ácido inundadas, hay preocupaciones ambientales sobre los vertidos.

* Fugas térmicas puede ocurrir si son indebidamente percibidas.

Ecualización de Baterías

La ecualización es un método de carga cuyo fin es devolverle a las baterías su capacidad de almacenamiento, aumentar la eficiencia y extender la vida útil.

Esto se logra mediante una sobrecarga de tensión aplicada en forma controlada sobre las baterías a ecualizar. El proceso de ecualización debe ser realizado en forma periódica, bajo inspección del usuario y siguiendo ciertas precauciones que mas abajo detallamos.

Cuando una batería esta siendo utilizada, el acido sulfúrico del electrolito reacciona químicamente con el plomo en las placas produciendo electricidad y sulfato de plomo. Por otro lado, cuando una batería esta siendo cargada, se produce la reacción química inversa, en donde el sulfato se libera de la placa y vuelve al agua formando el acido sulfúrico, mientras que en la placa nuevamente obtendremos el plomo.

Sin embargo, en cada ciclo de carga y descarga, una pequeña cantidad de sulfato queda adherido en las placas. Al utilizar cargadores de tres estados, esta pequeña cantidad se disminuye en forma importante, pero no en su totalidad, por lo que durante cada carga y descarga el sulfato adherido ira aumentando.

Si el sulfato de plomo permanece en las placas por periodos largos de tiempo, se endurecerá y cristalizará y en consecuencia hará que la capacidad de la batería se reduzca, incrementando su resistencia interna e imposibilitándola de entregar una adecuada cantidad de energía en sus bornes. Cuando esto ocurre, la batería se vuelve inutilizable, aun si quisiésemos ecualizarlas se hace imposible quitar el sulfato cristalizado.

Otro efecto que se produce con el paso del tiempo, es que el electrolito ( la mezcla de agua y acido sulfúrico) tiende a estratificarse, dividiéndose en capas de acido y agua, con concentraciones mayores de sulfuro en la parte inferior de las celdas, y concentraciones grandes de agua en la parte superior. Este efecto hace que la celda, y en consecuencia la batería, no funcione en forma pareja por lo que también se ve disminuida su capacidad y eficiencia.

Una ecualización, como ya dijimos, es una sobrecarga de tensión controlada, lo que genera ciertas reacciones dentro de la batería, acompañadas de algunos importantes beneficios.

Durante la ecualización, el voltaje aumenta hasta aproximadamente 2,5Volts por celda, o hasta 30Volts en un sistema de baterías de 24Volts. Al mismo tiempo se controla la corriente que fluye hacia la batería, la cual no debe superar el 5% del tamaño de su capacidad. En otras palabras, en un banco de baterías de 200Ah no debería circular una corriente mayor a 10A cuando se la esta ecualizando, lo cual haría que se sobrecalentase. El ciclo de ecualización esta limitado a un tiempo de entre 2 a 4 horas, según las características del cargador, aunque, de ser requerido, la ecualización puede ser interrumpida en cualquier momento sin causar ningún problema.

Es de suma importancia seguir los tiempos recomendados por cada fabricante de baterías.

Esta elevada tensión provoca una carga vigorosa dentro de cada celda lo cual genera reacciones. La primera es la de forzar la recombinación con el electrolito del sulfato remanente en las placas convirtiéndose en acido sulfúrico. Al mismo tiempo, el sulfato cristalizado que no se recombina se quiebra y se precipita hasta el fondo de la batería, limpiando las placas y exponiendo un plomo nuevo frente al electrolito.

Ambos efectos contribuyen para recuperar la capacidad original de la batería.

También, al ecualizar, se genera un burbujeo del electrolito lo que hace que se forme una mezcla pareja de acido y agua evitando la estratificación.

¿Cuándo ecualizar las baterías?

Antes de comenzar, es importante conocer las recomendaciones del fabricante sobre el tiempo y periodicidad de ecualización. Pero, como regla general, es usual ecualizar las baterías cada 10 o 12 ciclos de descarga profunda. En el caso de baterías que se descargan y cargan mas usualmente sin llegar a consumir toda su energía almacenada, la ecualización se aconseja hacerla cada 2 semanas. Para baterías de usos esporádicos lo habitual es de 2 a 3 ecualizaciones al año. Para baterías que se utilizan solo en una temporada del año, una ecualización al comienzo y otra al final de la temporada es lo aconsejable.

¿Cómo ecualizar las baterías?

Nuevamente, consulte las recomendaciones del fabricante, pero como regla general podrá seguir las siguientes observaciones:

- Siempre ecualice baterías ventiladas como puede ser las de plomo-acido, nunca trate de ecualizar baterías selladas tipo gel, níquel-cadmio, etc.

- Las baterías deberán estar cargadas y a temperatura ambiente antes de comenzar un ciclo de ecualización.

- Verifique que haya la cantidad suficiente de electrolito dentro de cada celda, y que a su vez no este llena por completo. Durante la ecualización el electrolito se calienta y se expande, lo que puede hacer desbordar la celda. También, al llenar la celda demasiado, se pierde eficiencia en la carga ya que el electrolito resultante luego de la ecualización resulta muy diluido.

- Ecualice las baterías con las tapas de cada vaso puestas. Las tapas poseen válvulas de ventilación, por lo que aparte de permitir el escape de gases también previene salpicaduras durante el burbujeo que genera la ecualización. Como sugerencia podrá sujetar alrededor

de cada tapa un trozo de tela o papel para que absorba las posibles condensaciones que se puedan generar sobre la batería.

- Es obligación que el recinto donde estén ubicadas las baterías a ecualizar se encuentre bien ventilado. Durante la ecualización se emiten gases peligrosos y explosivos, como ser el hidrogeno y oxigeno, además también se genera un gas con alto contenido de acido sulfúrico lo que es sumamente corrosivo. Todo tipo de llama o chispa cerca de las baterías podrá generar una explosión.

- Desconecte todas los artefactos que trabajan en tensión DC que estén conectados a las baterías. Durante la ecualización la tensión DC sobrepasa la tensión nominal de trabajo lo que puede ocasionar daños permanentes a estos artefactos.

- Ecualice solo un banco de baterías por vez

- Después de la ecualización, desconecte el cargador y deje enfriar las baterías hasta la temperatura ambiente. Luego, si lo requiere, podrá conectar nuevamente el cargador entregando una tensión flotante de mantenimiento. Podrá también verificar la densidad especifica de cada celda la cual deberá estar entre 1,265 +/- 0,050 a 25º C (en comercios de venta de baterías seguramente podrá encontrar un medidor de densidad económico en forma de pipeta).

- Verifique el nivel de electrolito de cada celda, y de ser necesario complete hasta el máximo indicado solo con agua destilada.

Precauciones adicionales

Si se observa alguna celda en la batería que comienza a burbujear y salpicar durante la ecualización y también continua haciéndolo una vez que el cargador este apagado, esto indica que la batería posee una celda en cortocircuito. Si esto ocurre, desconéctela del banco de batería inmediatamente, ya que al estar en cortocircuito podrá aumentar en forma peligrosa su temperatura. Espere a que la temperatura se normalice y verifique de ser posible las celdas con el medidor de densidad. Una celda en cortocircuito indicará un valor mucho menor que las demás celdas en buen estado. Si se da el caso que la celda está dañada, será necesario su reemplazo.

En general, las celdas en cortocircuito se evidencian durante el periodo de ecualización, ya que trabajan bajo condiciones elevadas de tensión y temperatura, las cuales están muy por arriba de los parámetros normales de trabajo.

No olvide que siempre al trabajar con baterías deberá usar ropa adecuada, guantes y antiparras. Evite fumar cerca de las baterías así como también las llamas y chispas.

La eficiencia de células fotovoltaicas de película de polímero llega a 18,7%

Dübendorf, Suiza. La fabricación de células depelícula delgada fotovoltaica (PV) con láminas plásticas flexibles tiene la ventaja de peso, portabilidad, y de instalación mucho más fácil en comparación con los paneles de vidrio más habitual. Sin embargo, la eficiencia de conversión de paneles fotovoltaicos de película delgada de plástico es menor que la del vidrio. Pero los científicos Empa(Laboratorios Federales suizos de Materiales Ciencia y Tecnología) han reducido la brecha entre la eficiencia de  paneles fotovoltaicos de vidrio rígido y los de pástico flexible de película delgada.Se han incrementado la eficiencia de conversión de energía de células solares flexibles de cobre indio y galio (di) selenio (también conocido como CIGS) a un nuevorécord mundial de 18,7% (una mejora significativa sobre el récord anterior de 17,6%, lo que se logró por el mismo equipo en junio de 2010). Las mediciones fueron certificados de manera independiente por el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (Freiburg, Alemania).

“El valor del nuevo registro  para las células solares CIGS flexibles de 18,7% casi cierra la “brecha de eficiencia para células solares basadas en silicio policristalino (Si) obleas o células CIGS de película delgada sobre vidrio”, dice AyodhyaTiwari, el líder del proyecto.

Una gran ventaja de la flexibilidad de células solares de alto rendimiento CIGS es el potencial de reducir los costes de fabricación a través del procesamiento de rollo a rollo. Los nuevos resultados sugieren que monolíticamente CIGS interconectadas módulos solares flexibles con una eficiencia superior al 16% deben ser alcanzables con los procesos recientemente desarrollados y conceptos.

Trabajando en estrecha colaboración con científicos de FLISOM (La nueva empresa Empa-afiliados que está ampliando y comercialización de la tecnología), el equipo de Empa ha hecho progresos con baja temperatura, el crecimiento de las capas de CIGS crecido en polímero o lámina de metal. Las últimas mejoras en la eficiencia de la célula fue posible gracias a una reducción en las pérdidas de recombinación mediante la mejora de las propiedades estructurales de la capa de CIGS y un proceso de deposición de baja temperatura para el crecimiento de las capas, así como en el dopaje “in situ” con el sodio en la fase final. Con estos resultados, las películas de polímeros que, por primera vez ha demostrado ser superior a las hojas de metal, como un sustrato de soporte para el logro de mayor eficiencia.

Publicado por John Wallace

Energía de Calidad en Áreas Remotas

Mini-Redes: Sistemas flexibles, extendibles y de mejor economía

Sistemas solares hay de todo tamaño. Desde milivatios en relojes y calculadoras,

picosystemas con pocos vatios solamente para luz o cargar celulares, hasta sistemas

enormes de cientos de megavatios en parques solares que alimentan la red.

Adaptados a su aplicación son perfectamente razonables.

Para la electrificación de casas en zonas remotas todavía domina la idea de los años

90 que un sistema solar común consiste de un panel solar en el techo o sobre un

poste, un controlador con una batería y un pequeño inversor. Se piensa en módulos

de aproximadamente 80W y quizás en un inversor de 200 a 300W. ¿Hace sentido? Si

y no: un pequeño sistema así puede ser suficiente para algunas luces, radio, cargar el

celular y quizas dos a tres horas frente un televisor pequeño. Para una refrigeradora,

importante para guardar los alimentos, ya no queda suficiente energía. La foto

(cortesia habitad) muestra estas instalaciones.

El desarrollo de los módulos solares en los últimos diez años fue en dos frentes:

mejorar la eficiencia y bajar precios. Mientras la eficiencia

aumentó paulatinamente, los precios bajaron radicalmente. Una razón

importante (entre otras) es la fabricación de módulos fotovoltaicos con celdas de

mayor tamaño. Ahora hay módulos disponibles de hasta más de 400W - menos

conexiones, menos cables, menos costos, más eficiencia.

Los inconvenientes de sistemas pequeños

Problemas del abuso: Es común, una vez acostumbrado a la luz, que se conectan

más aparatos con la consecuencia de descargar la batería en forma excesiva

(fácilmente se pone un inversor barato para coches sin protección para la batería). Así

maltratado, un porcentaje demasiado alto deja de funcionar en poco tiempo. Estos

sistemas pueden funcionar bien, si se usan dentro de sus parámetros ... pero una

simple charla no es suficiente para asegurarlo.

Aumentar la capacidad: La energía puede ser insuficiente cuando crece la familia,

cuando se compra una nevera o un televisor más grande. Ampliar estos sistemas es

limitado porqué se requiere un controlador con más capacidad y frecuentemente un

inversor nuevo. Mezclar baterías viejas con las nuevas reducen su vida y juntar

paneles adicionales, normalmente con características diferentes, causan pérdidas.

Costes: Paneles pequeños son caros y un vatio puede costar más de 2.- US$. Con

paneles grandes y en cantidad, un vatio puede costar poco más de la mitad!. La razón

es simple: la gran mayoría de celdas hoy se fabrican con un tamaño de 6x6 pulgadas.

Estas producen más energía y un módulo por ejemplo de 36 celdas (común para un

panel de 12V nominal) tiene entre 135 y 150W. Para producir módulos con

aproximadamente la mitad de esta potencia con el mismo voltaje, hay que usar la

vieja tecnología de celdas más pequeñas o cortar celdas grandes. En ambos casos la

producción no es económico o el resultado son paneles con una calidad inferior. Por

esto, cada vez más, los fabricantes de importancia abandonan la producción de

módulos pequeños.

Una mejor forma: Mini-Redes

Es considerablemente más

barato y técnicamente más seguro, si varias casas se juntan. En vez de tener muchos

sistemas pequeños, se consigue un sistema de mayor tamaño, una mini-red.

Aprovechando de la economía de escala, se compra módulos de tamaño grande a

mejor precio por vatio, se usan menos controladores con mayor eficiencia y se usan

baterías de mejor calidad que duran más y tienen una mayor fiabilidad. Se puede

conectar otras fuentes de energía como la del viento, del agua o tradicionales. La

gráfica (fuente Studer) ilustra este sistema y al final de esta página se encuentro

una animación.

Se puede aprovechar de la energía generada por el vecino ausente y el consumo de

la electricidad ocasionalmente elevado es más fácil de cubrir. Ya no es un problema

enchufar una maquina eléctrica. Conectar la escuela y el centro de salud es fácil. Se

puede considerar una iluminación pública, vender la corriente quizás al mercado o a

un kiosco. Un sistema central permite también el apoyo con un pequeño generador de

emergencia que, en casos excepcionales, puede ser una fuente adicional para cubrir

una demanda ocasionalmente alta. Un contador en cada casa ayuda contabilizar los

diferentes consumos. La pequeña mini-red puede crecer con la demanda de la

energía y el desarrollo de la comunidad.

Tipos de Mini-Redes: acoplamiento DC vs. acoplamiento AC

En sistemas fotovoltaicos tradicionales, el acoplamiento es de corriente continua (DC).

La interconexión entre los paneles, controladores y de las baterías se realiza con

corriente continua. El voltaje relativamente bajo de la batería (normalmente 12, 24 o

48V) manda el sistema. Para el uso de 220V se requiere un inversor que convierte

este voltaje a 220V (o para el uso industrial a 380V trifásico). Este funciona bien en

pequeños sistemas, si las distancia es de pocos metros. Distancias más grandes de

bajo voltaje requieren cables muy gordos y caros para evitar grandes pérdidas.

Con distancias más largas, un acoplamiento entre los aparatos, usando el voltaje más

alto de la corriente alterna (AC) es ventajoso y desde cierto tamaño mandatario. La

siguiente gráfica (cortesía Schneider) muestra el principio de ambos sistemas. Las

líneas azules llevan la corriente continua (DC) de bajo voltaje, las líneas rojas son las

de la corriente alterna (AC).

En sistemas de acoplamiento AC, se conectan varios paneles en serie para lograr un

voltaje más elevado: 400V es frecuente y hasta 1000V es posible y normatizado (IEC

y el UL1703 revisado). La corriente continua de alto voltaje de los paneles se

convierte con inversores a 220V (o 380V trifásico) que alimenta directamente las

casas y otros consumidores, sin que pase por el bajo voltaje de las baterías. Así se

logra una eficiencia que puede superar 98%, imposible con sistemas DC. Solamente

la energía que sobra es usada para cargar las baterías para las noches. 

Las distancias pueden ser mucho más largas entre los componentes. Esto permite por

ejemplo instalar las baterías con su inversor en un lugar seguro lejos de los paneles.

Es posible distribuir los paneles en diferentes sitios según conviene: una ampliación

es fácil.

Ventajas de la mini-red

Aparte de la alta eficiencia y de las distancias posibles, de gran ventaja es la forma de

la corriente que es la misma como la red pública de 220V. Ya no hay que conseguir

focos o aparatos especiales de 12V, se puede aprovechar de la gran oferta de los

productos de 220V. Las instalaciones en las casas las puede hacer cualquier

electricista. Y sobre todo, en caso que en un día llega la red pública, solamente falta

una conexión, la mini-red existente ya es de 220V y 100% compatible. No se pierde

las instalaciones en las casas.

Cierto tamaño es necesario y un sistema de menos de 2000W es poco viable. Para

una zona rural todavía sin luz y de poco consumo se requiere entre 15 a 25 casas

para llegar a un tamaño mínimo. El precio de una instalación de una mini-red de

2000W en la gran mayoría es menor que 20 instalaciones individuales de 100W.

Esta animación explica como funciona una mini-red alimentada por energías solares y

otros (cortesía SMA).