BATERÍA
Tiempos de vida menores que los esperados inicialmente es uno de los problemas que aparecen en los sistemas FV. La batería es el componente más caro, después del generador FV, en el sistema. Durante el periodo de vida de un sistema FV, de 20 a 30 años, los costes de reemplazar y mantener la batería pueden suponer la mayor parte de los costes del sistema. La vida de la batería depende de un gran número de factores de diseño y operacionales, entre los que se encuentran: los materiales y componentes constructivos, la temperatura de operación, la frecuencia y la profundidad de las cargas y descargas, el estado de carga medio y los métodos de carga. En tanto que la batería no se sobrecargue, sobredescargue u opere a elevadas temperaturas, el tiempo de vida es proporcional a su estado de carga promedio. Una batería de plomo-ácido que se mantenga por encima del 90% de su estado de carga puede proporcionar dos o tres veces más ciclos de carga/descarga que una batería a la que se le permita un 50% de SOC después de cada recarga.
Lo que sugiere que una limitación en la máxima profundidad de descarga permitida aumentará la vida de la batería. Se suele definir que una batería no es operativa cuando no es capaz de proporcionar el 80% de su capacidad nominal.
El tiempo de vida se puede expresar en términos de ciclos o de años, dependiendo del tipo de batería y de aplicación. La determinación con exactitud del tiempo de vida de una batería resulta muy difícil debido al gran número de variables involucradas. Sin embargo su vida se puede maximizar teniendo en cuenta los siguientes factores:
Temperatura de operación.
La temperatura de operación tiene importantes efectos en el tiempo de vida de la batería. En general, cuando la temperatura aumenta 10ºC las reacciones electroquímicas se doblan dando como resultado una disminución del 30% de su tiempo de vida. La operación a bajas temperaturas aumenta su tiempo de vida pero disminuye su capacidad, especialmente en baterías de plomo-ácido. La temperatura afecta más el tiempo de vida de las baterías de plomo-calcio que a las de plomo-antimonio o níquel-cadmio.
Profundidad de descarga.
Si una batería se descarga muy profundamente se produce una pérdida
de materia activa. En los sistemas FV bien dimensionados, la profundidad de descarga diaria promedio es
baja, ya que la capacidad de la batería se dimensiona para proporcionar varios días de autonomía durante
los periodos de baja radiación solar, y la profundidad diaria de descarga está normalmente entre un 10 al
20% de la capacidad total. Cuantos más días de autonomía se consideren en el dimensionado de la batería,
menor será la profundidad de descarga diaria y mayor su tiempo de vida. Obviamente a mayor capacidad
instalada, mayor coste inicial.
Sobrecarga.
La sobrecarga produce un gaseo excesivo y pérdida de electrolito. El gaseo acelera la
erosión de la materia activa de las placas, reduciendo la vida de la batería. El excesivo calentamiento
durante la sobrecarga acelera el proceso natural de la corrosión. La corrosión es la actividad
electroquímica resultante de la inmersión de dos metales diferentes en un electrolito, o el contacto de dos
metales, causando a un material una oxidación, o pérdida de electrones, y al otro una reducción, o
ganancia de electrones. La sobrecarga se previene mediante la utilización de un regulador de carga
adecuado. Por otro lado un cierto gaseo controlado puede resultar beneficioso para prevenir la
estratificación del electrolito.
Mantenimiento.
Cualquier componente del sistema durará más cuanto mayor sea su
mantenimiento. En las baterías se debe vigilar que el nivel del electrolito sea el necesario, manteniendo su
concentración y que las placas siempre se encuentren sumergidas en el electrolito. El mantenimiento de
los terminales de conexión eléctricos en buen estado, limpios y sin corrosión, permitirá la ausencia de
caídas de tensión o sobrecalentamientos, y una carga igualitaria.
Plena carga.
Si las baterías de plomo-ácido se mantienen a estados de carga parciales durante
mucho tiempo, se produce sulfatación y se puede perder permanentemente capacidad. Los cristales de
sulfato pueden crecer y cortocircuitar las placas.
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