Baterías De Almacenamiento Solar, Calidad Y Diferentes Usos

Resumen

El presente trabajo está enfocado a un breve análisis sobre las baterías de almacenamiento de energía solar en la cual nos hemos propuesto realizar una investigación sobre el tipo y la calidad de las baterías las cuales con utilizadas para el almacenamiento de energía renovable la cual estamos tratando este trabajo, de esta manera realizaremos una investigación de los tipos de baterías que se pueden utilizar ya que en el mercado de la electrónica podemos encontrar varios tipos de batería y en cada una de ellas con sus diferentes características tiempo de vida siendo así al final de este documento usted podrá optar por una batería de almacenamiento según su caso y su necesidad.

Introducción

Las baterías desde su invento en el año de 1800 por el físico francés Alessandro Volta el cual llevo a cabo muchas investigaciones, su estudio estaba centrada casi exclusivamente en electricidad estática, en 1780 Luigi Galvani observo que el contacto de dos metales distintos con el musculo de una rama originaba corriente eléctrica. A volta le intereso el trabajo de Galvani el cual comenzó a experimentar únicamente con metales, con esto llego a la conclusión que no era necesario el tejido muscular animal. En el año de 1800 fue con un gran éxito sobre la demostración del funcionamiento de la primera pila eléctrica, la cual hecha con discos de plata y discos de zincpuesto de forma alterna separados por disco de cartón, cuando los extremos de la pila eran conectados mediante un cable el cual se producía un flujo de corriente eléctrica que por primera vez era constante 

Gracias a este descubrimiento de las baterías al pasar de los años fueron evolucionando en la cual contamos para todas necesidades que necesitemos desde las más pequeñas hasta las más grandes y con muchas mayores capacidades este fue un gran paso para la humanidad y al pasar los años cada vez van evolucionando con el propicito de hacerla ue contenga más capacidad pero con un tamaño más pequeño.

En este trabajo nos concentraremos sobre las baterías de almacenamiento de energía solar cual es absorbida por paneles fotovoltaicos y son almacenados en baterías específicas y con diferentes capacidades dependiendo de la aplicación en la cual vamos a utilizar todo esto será realizado con un análisis y comparación de las baterías más utilizadas para almacenar energía solar ya que en el mercado existe una gran variedad de baterías y para el usuario que no tiene cierto conocimiento bore el tema tendrá dificultades al momento de conectarla como por ejemplo compre una batería de una capacidad muy pequeña y es dará problemas por la noche o cuando no haya iluminación solar para cargar la batería pero todo esto tiene varios aspectos los cuales varían dependiendo el uso en el cual necesite aplicar.

La energía renovable es la energía del futuro ya que es algo nos durara por millones de años como por ejemplo la energía fotovoltaica, la energía hidroeléctrica, la energía eólica, todos estos son energías limpias y abundantes ya que no producen gases de efecto invernadero ni otras sustancias dañinas la única desventaja de algunas de estas energías renovables son las condiciones climatológicas como por ejemplo la energía eólica (energía generada gracias al viento). Con todo esto empezaremos nuestro análisis de las baterías de almacenamiento de energía solar

Desarrollo

Almacenamiento por baterías

El almacenamiento por baterías o BESS (baterry energy storage sytem ) es uno de los sistemas en los cuales poseen una mayor flexibilidad en cuanto al respuesta de carga y descarga, en los cuales tiene un alto nivel de eficiencia, todo esto se da a un conjunto de celdas conectadas en serie, paralelo o ambas configuraciones a la vez, las cuales tienen la capacidad de almacenamiento de energía en forma electroquímica El BESS no puede ser conectado directamente a la red de alta tensión, por lo cual es regulado mediante un autotransformador el cual regula la tensión a la cual se conecta le pcs (sistema de conversión de potencia), el que a su vez está protegido mediante un interruptor de media tensión en caso de fallas 

Que son las baterías solares

Las baterías son un recipiente de los cuales nos permiten almacenar energía en forma Química, una vez cargada, cuando este se conecta a un circuito eléctrico existe una conversión química que transforma en energía eléctrica esto se da a un proceso de reversión del proceso químico de carga. La mayoría de las baterías son similares en su construcción ya que están compuestas por un número determinado de celdas electroquímicas. El voltaje o tención de cierta batería vendrán dada por el número de celdas que contenga siendo el voltaje de cada celda de 2 voltios, cuando hablamos de una batería de 12v estamos hablando de 6 celdas de plomo-acido cada una

¿Cómo funcia una batería solar?

Una batería consiste en una o más celdas electroquímicas las cuales son capaces de convertir la energía química almacenada en electricidad, en las cuales cada celda consta de un electrodo positivo y un electrodo negativo y el cual permiten que los iones se muevan ente los electrodos de esta manera facilitando el fluido de la corriente hacia afuera para llevar acabo su función.

El uso de baterías permite proveer una intensidad de corriente mucho mayor a la que se puede ofrecer un panel fotovoltaico en funcionamiento este sería el caso si se utiliza varios aparatos eléctricos en un mismo instante Las baterías tienes la función de aportar energía eléctrica en el sistema en el instante en que los paneles fotovoltaicos no generan la electricidad necesaria por ejemplo en la noche o en momentos de poca luminosidad.

La capacidad de una batería solar para acumular energía depende directamente de la velocidad de descarga de la misma, a un mayor tiempo de descarga mayor es la cantidad de energía solar es capaz de generar La capacidad de una batería suele dimensionar según diferentes criterios como el tipo de uso, consumo diario, días de autonomía o potencia máxima de la instalación

Existen diferentes tipos de baterías solares, siendo las más utilizadas.

• Baterías monoblock
• Baterías estacionarias
• Baterías de litio

Baterías monoblock

Como su nombre lo dice esta batería formada por un solo bloque la cual está compuesta por varias celdas de 2v, cuenta con dos terminales de conexión uno positivo y uno negativo el voltaje de salida de este tipo de baterías monoblock suele ser de 6v y 12v y las capacidades desde unos pocos amperios hora unos 800Ah. Estas se utilizan en pequeñas instalaciones de poca potencia y estas suelen tener un poco más grandes que las utilizadas en vehículos, pero todo eso dependerá de la capacidad de la batería [6] Las baterías solares monoblock obtienen un comportamiento muy bueno en la descarga lenta y obtiene un lao rendimiento en aplicaciones con una gran demanda inicial de corriente. 

Existen diferentes tipos de baterías monoblock

• Baterías monoblock plomo-acido abiertas

Son baterías de 6v o 12v que contiene placas de plomo inundadas con electrolitos la cual cada celda viene tapada el cual es evitar el derrame de los electrolitos, las tenciones de las baterías monoblock fluctúan entre los 12v cuando estas están descargadas, los 14,4 en fase de absorción para llegar al 100% de carga y unos 13,5v de mantenimiento (flotación), estas baterías contienen una tasa de corriente de carga/descarga es baja por este motivo se debe respetar el máximo de corriente que es el 10% de la capacidad nominal de la batería. El número de ciclos de carga/descarga de baterías monoblock plomo-acido abiertas suelen ser de un orden de 500 ciclos con una esperanza de vida de 2 4 años dependiendo del uso

• Baterías monoblock de ciclo

profundo Estas baterías son las más recomendadas para las instalaciones solares ya que cuentan con unos grandes números de ciclos de carga/descarga, la cantidad de plomo contenida en placas y tanto la calidad de los elementos las cuales forman las baterías hacen que las baterías de ciclos profundo se recuperen mejor de las descargas profundas y tener un numero de ciclos más elevados y sus esperanzas de vida son mucho mayor desde los 7 hasta los 10 años dependiendo del modelo de batería.

• Baterías monoblock AGM

Estas baterías fueron diseñadas desde un principio para la tracción de un vehículo. El electrolito es absorbido por una malla de fibra de vidrio la cual le da la ventaja de ser instalado de lado cual nos ayuda a evitar un derrame de igual manera no tiene vibraciones lo cual es ideal para vehículos eléctricos, estas baterías no requieren mantenimiento ya que cuenta con una válvula que permite el escape de gases ya sea el caso para evitar explosiones, contienen muy buena respuesta a las descargas profundas, ya que cuentan con un elevado número de ciclos de carga y descarga, estas baterías cuentan con una pequeña resistencia interna estas soportan unas tasas de corriente mucho mayores a las baterías de plomo acido

Ventajas de las baterías monoblock

• Permiten un gran número de ciclos de carga y descarga: las baterías de ciclo profundo, se caracterizan por poseer una mayor cantidad de plomo, lo q es una alta capacidad y desempeño lo cual esto permite un funcionamiento continuo de 2000 ciclos de cara y descarga
• Vida útil prolongada: la vida útil depende del material utilizado en su fabricación (litio, gel, fibra de vidrio, plomo, entre otros) por lo general su vida útil va entre los 3 y 7 años.
•  Se pueden combinar para obtener mayor potencia: esto se pudee dar específicamente con llas baterías monoblock de plomo-acido, las cuales se pueden unir en serie y tener hasta 250Ah
• el bajo costo: las baterías monoblock suelen ser precios accesibles y poco altos que se pueden adaptar a todos los presupuestos

Desventajas

• Requieren mantenimiento: las baterías monoblock de plomo acido son las que más necesitan un cuidado ya que estas necesitan un llenado frecuente de agua destilada
• Son muy sensibles a las sobrecargas: esta es una gran desventaja ya que la cara debe realizarse con especial cuidado y con cargadores indicados.

Marcas más recomendadas

• UltraCell
• Kaise
• Yuasa
• U-power

Baterías de litio

Sin duda las baterías actualmente constituye una parte clave del desarrollo tecnológico ,también hay que recalcar que su uso masivo y el inadecuado desecho de los mismos ,causa un grado alto de contaminación, por lo que es muy importante tomar en cuenta alternativas en el uso y desecho para que no causen mucho impacto ambiental.

Características de las baterías de litio

Las baterías de litio son muy utilizadas por diferentes características; entre ellas recalca la última tecnología que se implementa en la construcción de las mismas, con el paso de los años el mercado se ha incrementado en las principales ciudades del mundo, este notable cambio no es solamente debido al alto índice de consumo de energía, también se debe a la circulación masiva de bicicletas, la aparición de teléfonos móviles, además tiene gran relevancia su uso en los automóviles híbridos y eléctricos debido a que poseen sistemas eficientes de almacenamiento, esto hace que las baterías de litio se constituya en un elemento indispensable en el campo energético favorable con el medio ambiente, además se está imponiendo como un elemento muy importante en el mercado, sinembargo hay que tener en cuenta que el precio es elevado por lo que no es accesible para todo el mundo, pero en las grandes industrias ya se está utilizando en gran cantidad. En la actualidad su construcción es costosa a pesar de que ha bajado notablemente en comparación con las baterías de potencia, aún se mantiene en una estadística del 50% del precio total. Los materiales más costosos en la producción de baterías de litio son los electrodos

Alternativas para disminuir costos mejorando la eficiencia de las baterías:

Si se trata de las baterías de litio existen innumerables métodos tanto en la fabricación y en el diseño de materiales para combatir el elevado costo de la tecnología del ion de litio que según análisis este permanece en un rango de 800 mil a 300 mil dólares, por lo que empleando métodos analizados previamente se pretende disminuir a un rango inferior de 50 mil a 100 mil dólares tomando en cuenta que se utilizaría una tecnología basada en plomo-ácido, sin dejar de lado el material ,enfocándose principalmente en el papel empleado, ya que el costo del mismo depende del proceso de síntesis de material, la capacidad de durabilidad por ende el período de renovación del mismo, es por esto que los materiales implementados se basan en elementos metálicos más pequeños pero a su vez eficientes tales como manganeso,hierro,titanio.

También se toma en cuenta la fabricación debe ser coeficiente; una vez realizados todos los estudios previos y luego de haber fabricado unos elementos usando dichas características se concluyó que son de mejor calidad respecto a los electrodos fabricados a base de monóxido de carbono o níquel los mismos que están constituidos por elementos limitados.

Analizando todas estas diferencias los investigadores químicos han logrado obtener nuevas formas amigables con el medio ambiente para procesar materiales de electrodos, considerando las rutas de síntesis para incrementar la temperatura y de esta manera promover el crecimiento en el fragmento deseado. Otras maneras de realizar análisis a bajas temperaturas consiste en la realización de los procesos solvotérmicos los mismos que se realizan con la ayuda de microondas, acortando el proceso de reacción por lo que se convierte en un mecanismo muy atractivo, otro método alternativa es la síntesis isotérmica hacienda uso de los líquidos iónicos los cuales proporcionan un espacio muy reactive y a la vez muy eficiente.

Sin embargo hay que tomar en cuenta que los líquidos iónicos son costosos esto se debe también a que se pueden reciclar en varias ocasiones cuando están con otros elementos en grandes proporciones. Dicho método es muy reconocido a nivel mundial debido a que permite estabilizar a su vez nuevos materiales, pero también tiene una desventaja que es la utilización de energía en pequeñas cantidades ya que está implementado en temperaturas que oscilan entre 200 a 800°C.

Alternativas para lograr baterías delitio ecológicas

Con la gran acogida que tiene actualmente las baterías de litio y uso masivo se ve necesaria la manera de lograr un menor impacto ambiental, ya que son desechadas de manera incorrecta o en los lugares no adecuados, es por esto que se ha implementado el reciclaje de las baterías de litio haciendo uso de los desechos sólidos, el cual consiste en la extracción de materia prima y el adecuado procesamiento de los electrodos logrando de esta manera incrementar el consumo de energía con referencia a la vida útil de la batería. En la actualidad se realizan grandes investigaciones con la finalidad de mitigar los daños ocasionados al medio ambiente, por eso se ha deducido una alternativa que es la utilización de materiales que contengan electrodos orgánicos que utilicen una química amigable con el medio ambiente, los mismos que deberían ser procesamientos de bajo costo sin la inclusión de químicos tóxicos, también se prevé el uso de fuentes recolectoras de dióxido de carbono, los mismos que serán biodegradables y de fácil destrucción por la combustión del dióxido de carbono ,logrando de esta manera disminuir el dióxido de carbono tanto en el proceso de ensamblaje como la recuperación

Resultados

Como resultado de nuestro análisis tanto como las diferentes tipos de baterías que existen en el mercado todo dependería de la material y la fábrica que lo construya la marca ya que en marcas varía ciertas cosas para diferentes tipos de baterías el peso la calidad, el clima, todos estos fenómenos son resueltos por diferentes marcas de quienes están encargadas del proceso de fabricación, todo esto debe satisfacer las necesidades del usuario, de igual manera existe modelos de baterías que necesitan mantenimiento esto se lo realizara dependiendo de las circunstancias del uso mientras mayor sea el uso más pronto se hará una mantención de la batería con el fin de que no haya daños y mantenga sus características como batería

Conclusiones

Mediante este estudio del arte realizado a los tipos de baterías se pudo deducir que existen algunos tipos que tienen mejor vida útil, eficiencia logrando determinar que todas estas características posee la batería de litio y por ende son los que actualmente tienen más apertura en el mercado. Además se pudo determinar que tanto los científicos como los químicos involucrados en el análisis de las baterías, están desarrollando nuevos métodos para lograr baterías de excelente calidad tomando en cuenta ,que no sean de gran impacto ambiental, esto es digno de felicitar ya que se preocupan por el medio ambiente el cuál mucho daño ha sido causado, además sería importante que la sociedad en general se concientice del grave daño que actualmente tiene el medio ambiente y reciclen de la manera adecuada.

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