Imagina un mundo sin baterías: sin laptops ni teléfonos ni naves espaciales. Tendríamos que encender los motores de los automóviles con la mano y nuestra esperanza de vida sería más corta debido a las limitaciones de los equipos médicos.
En verdad, la batería es un invento notable. A principios del siglo XIX, Alessandro Volta desarrolló las primeras baterías que producían electricidad de forma continua al apilar discos de cobre y zinc separados por una capa de tela humedecida con agua salada. Sorpresivamente, se descubrió que esta humilde instalación creaba un flujo de electrones estable que podía ser aprovechado por pequeños dispositivos electrónicos.*
Si avanzamos rápidamente al siglo XXI, vemos que el flujo de electrones se ha vuelto tan eficiente y sofisticado que las baterías de la actualidad pueden encender vehículos eléctricos, centros de datos y redes de electricidad completas.
En su nivel más básico, una batería es un dispositivo que almacena energía química y la convierte en electricidad a demanda cuando se crea un recorrido para que el electrón fluya. Una reacción química ocurre dentro de la batería, la cual involucra el flujo de iones entre dos electrodos, un material hecho de metal u otro compuesto químico.
A medida que los iones fluyen de un electrodo negativo (ánodo), en un extremo de la batería, a un electrodo positivo (cátodo), en el otro extremo, pasan a través de un medio llamado electrolito, que equilibra la carga. Cuando esta reacción aumenta la energía química potencial, se carga la batería. Cuando la energía química potencial disminuye, la batería se descarga.
Diferentes electrodos y electrolitos crean diversas reacciones químicas que determinan cómo funciona la celda de una batería, la cantidad de energía que puede almacenar y su voltaje.
Las baterías de ion de litio son el tipo más común de batería solar, en la cual se combinan múltiples celdas de ion de litio con componentes electrónicos complejos que controlan la carga y descarga, supervisan la seguridad y maximizan el rendimiento de tu sistema de almacenamiento residencial.
Baterías de iones de litio para sistemas fotovoltaicos
Las baterías de ion de litio no son la única forma de almacenar energía solar. Sin embargo, en los últimos años, se han convertido en la opción preferida. Por ejemplo, son superiores a las baterías de plomo ácido gracias a sus siguientes características:
- Menor peso: las materias primas de la reacción química pesan menos
- Menor mantenimiento: no requieren un ciclo programado para mantener la vida útil de la batería
- Mayor densidad de energía: es capaz de almacenar más energía sin ocupar más espacio
- Ausencia de materiales tóxicos: no contiene plomo ni cadmio
- Recarga más rápida: debido a la reacción química más rápida
- Mejor funcionamiento en un estado parcial de carga: no necesita una recarga completa de forma regular
- Mayor vida útil: debido a un ciclo de vida mayor y una profundidad de descarga (DoD) mayor
Si bien las baterías de ion de litio ofrecen una solución más duradera en comparación con las baterías de plomo ácido, tienen costos iniciales más altos. A menudo, esto se justifica por los niveles de eficiencia más altos y un mejor rendimiento general, pero es un factor que debe tenerse en cuenta.
¿Qué hace una batería solar?
Los paneles solares eléctricos generan energía cuando hay sol. Por lo tanto, solamente puedes usar la energía limpia de tu sistema de energía solar en tiempo real, durante las horas del día.
El propósito principal de una batería solar es permitirte almacenar la energía generada en exceso por tu sistema fotovoltaico para usarla en momentos en que haya poca o ninguna producción. Tales momentos pueden surgir, por ejemplo durante un día lluvioso o nubl, , luego de la puesta del sol o durante una interrupción de la red.
Si bien los sistemas de batería combinados con un sistema de energía solar fotovoltaico se conocen como baterías solares, pueden cargarse de cualquier fuente de electricidad, tales como la red, otra fuente renovable como una turbina eólica o incluso un VE con carga bidireccional.
La principal ventaja de una batería solar es que le permite a tu hogar usar una mayor cantidad de la energía solar que produce. Si no tienes capacidad de almacenamiento, toda energía en exceso que genera tu sistema fotovoltaico será enviada a la red. El lado positivo es que estarás poniendo a disposición de otros usuarios de electricidad una mayor cantidad de energía renovable. El lado negativo es que no estarás maximizando tu inversión en energía solar si pagas más por la electricidad que obtienes de la red que por la energía que generas o que te acredita tu empresa de servicios públicos.
Algunas empresas de servicios públicos emiten créditos en tu factura eléctrica a cambio de la energía que envías a la red. Sin embargo, en muchos casos, estos créditos solo representan una fracción de lo que vale tu energía solar o lo que pagas a tu empresa de servicios por la misma cantidad de electricidad, en cuyo caso es mucho más económico que la consumas tú mismo.
¿Cómo funcionan las baterías solares?
Tu sistema fotovoltaico genera energía en forma de corriente continua (CC), pero tus electrodomésticos están creados para funcionar con corriente alternativa (CA). Cada sistema fotovoltaico viene con un inversor solar que convierte la energía CC en CA antes de enviarla por un cable a tu disyuntor y al resto de tu hogar.
Sin embargo, las baterías solares solo pueden almacenar electricidad CC. Esto significa que toda energía debe ser CC antes de poder ser depositada en tu sistema de almacenamiento. Si no cuentas con una batería y desea enviar tu exceso de producción a la red mediante la medición neta, tu sistema de energía solar funcionará a través de otro cable, dentro de un medidor de electricidad bidireccional, y luego saldrá a la red.
Cuando agregas una batería a tu sistema fotovoltaico, la energía solar en exceso fluirá hacia la batería en función de cómo estén conectados ambos sistemas. Lo que suceda con esta energía pronta a almacenarse dependerá de cómo están configurados el sistema y sus ajustes. Puedes elegir qué porcentaje de energía de respaldo deseas reservar para un posible corte, cuánto deseas consumir y si deseas que la batería se descargue durante las horas de tarifas por horario de consumo (TOU) cuando las tarifas son las más altas.
Baterías acopladas a CA vs. baterías acopladas a CC
Tu sistema fotovoltaico puede estar conectado eléctricamente a tu batería en una de dos maneras: mediante un acoplamiento a CA o un acoplamiento a CC. La electricidad de CA fluye tanto hacia adelante como hacia atrás, mientras que la electricidad de CC fluye en una sola dirección. Con ambos sistemas, la energía solar se usa principalmente para encender energizar tu casa, mientras que toda energía en exceso se envía a la batería. La diferencia principal está en si la energía que genera tu sistema fotovoltaico es invertida (convertida de CC a CA) antes o después de ser almacenada en tu banco de baterías.
En el pasado, los sistemas de energía solar con batería acoplados a CA se usaban con mayor frecuencia con los sistemas eléctricos de energía solar residenciales, mientras que los sistemas de energía solar con batería acoplados a CC estaban reservados para las instalaciones fuera de la red. En la actualidad, los avances tecnológicos y las estandarizaciones de los equipos electrónicos han logrado que los sistemas de energía solar con batería acoplados a CC estén ampliamente disponibles para los sistemas conectados a la red.
¿Cómo funcionan las baterías solares durante un corte de electricidad?
Una vez que se instala tu batería, puedes decidir la manera en que tu sistema proporciona energía a tu hogar en función de tres ajustes principales: modo de energía de respaldo crítica, autoconsumo y TOU. La forma en la que configures tu batería determinará el modo en que funciona.
Modo de batería de respaldo
Tu batería espera para descargarse cuando la red se apaga
La mayoría de los propietarios de viviendas deciden qué porcentaje de energía desean tener disponible si se apaga la red (en general, entre el 20% y el 100%): esta es tu reserva de energía de respaldo. Si ocurre un apagón, tu sistema de energía solar con batería se desconectará de la red (o "isla") y comenzará a utilizar tu reserva de energía de respaldo para alimentar el subpanel de cargas secundaria críticas (o todo el hogar, según la configuración).
Modo de autoconsumo
Tu batería se descarga en cuanto se necesita energía
Luego de que establezcas tu reserva de respaldo, puedes elegir que tu batería se descargue en cuanto la producción de energía solar no pueda satisfacer tu demanda de energía por sus propios medios; esto minimizará la electricidad que obtienes de la red. Este modo maximiza la cantidad de energía solar que utilizas en tu hogar, lo que minimiza la energía que debes importar de la red.
Modo de horario de consumo (TOU)
La batería se descarga durante las horas pico de tu compañía de servicios públicos, cuando las tarifas son las más altas
Si la compañía de servicios públicos implementa tarifas por horario de consumo, puedes optar por una forma especial de autoconsumo, llamada TOU o control en función del horario. Con esta configuración, tu batería está previamente programada con la estructura de tarifas de tu compañía de servicios públicos y diseñada para entregar energía durante las horas pico (a menudo entre las 4 p. m. y las 9 p. m.), cuando las tarifas de la compañía son las más altas.
Ahora, Sunnova ofrece una batería que funciona solo con TOU para los residentes de ciertos mercados de California. Esta configuración ofrece una manera rentable de almacenar energía para el uso nocturno o para exportar a la red durante los horarios de mayor consumo. No proporciona energía de respaldo, por lo que no ofrece protección durante un apagón de la red.
¿Por qué necesitas una batería solar?
Si deseas tener mayor independencia energética y reducir los costos de electricidad a la vez que reduces tu dependencia de combustibles fósiles, un sistema de energía solar con batería es una inversión que merece la pena.
Esos sistemas inteligentes pueden alternar sin inconvenientes entre el uso de energía en tiempo real del sistema fotovoltaico, la energía solar almacenada y la electricidad proveniente de la red. No solo puedes mantener tus cargas esenciales funcionando durante un apagón,* sino que también puedes evitar obtener energía de la red cuando los precios de la energía son los más altos.
