¿Qué son las baterías de ciclo profundo?

Los equipos solares y de manipulación de materiales suelen funcionar con baterías de ciclo profundo. Es una tecnología compleja que está evolucionando rápidamente.

Acerca de las baterías de ciclo profundo

Las baterías de ciclo profundo (por ejemplo, una batería de ciclo profundo de 12 voltios) son dispositivos de almacenamiento de energía química reutilizables diseñados para proporcionar energía constante durante un período prolongado y para descargarse y recargarse por completo varias veces. Aunque son primos cercanos de la batería de automóvil común, tienen características diferentes:

Las baterías de los automóviles están diseñadas para brindar una breve ráfaga de energía intensa y luego volver a cargarse.

Esta distinción es importante, porque usar una batería de automóvil en un equipo diseñado para baterías de ciclo profundo, o viceversa, puede tener consecuencias bastante costosas.

Existen varios tipos de baterías de ciclo profundo, con diferentes composiciones químicas y estructuras internas.

Baterías de plomo-ácido inundadas

Estas baterías, también conocidas como celdas húmedas, se basan en la química de plomo-ácido descubierta en 1859 por Gaston Planté, y también son la forma más antigua de batería recargable. Se componen de electrodos (placas de plomo) sumergidos en un electrolito (una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico), en una carcasa no sellada. Aunque baratas y sencillas, las baterías de plomo-ácido se abandonan cada vez más en favor de tipos más modernos.

ventajas :

- Barato

– Alta sobrecorriente

– El diseño simple permite una fácil solución de problemas y reparación

Desventajas:

– Requiere mantenimiento regular y relleno con agua destilada.

– La caja sin sellar debe mantenerse en posición vertical, de lo contrario, se derramará el electrolito.

– Muy pesado en comparación con la cantidad de energía almacenada (baja densidad de energía).

– Emite hidrógeno explosivo durante la carga, lo que requiere una buena ventilación.

– Deben ser enviados como mercancías peligrosas

La necesidad de ventilar el hidrógeno de manera segura mientras se cargan las baterías de plomo-ácido es la razón principal de las ventilaciones y rejillas que se encuentran en los equipos más antiguos que funcionan con baterías.

Baterías AGM selladas

Las baterías AGM con estera de vidrio absorbente sellada utilizan la misma química que las baterías de plomo-ácido inundadas, pero en lugar de un charco de agua ácida, el electrolito está compuesto de esteras de fibra de vidrio empapadas en ácido sulfúrico. La carcasa es completamente impermeable excepto por una válvula de alivio de presión. Esto da como resultado una batería compacta y libre de mantenimiento, ideal para las aplicaciones militares para las que se desarrolló originalmente.

ventajas :

– Más ligeras y pequeñas que las baterías de plomo-ácido inundadas para la misma capacidad.

– No se requiere mantenimiento regular o recarga

– La baja resistencia interna permite una carga muy rápida, con pérdidas de energía reducidas.

– El estuche impermeable permite usar, almacenar o transportar las baterías en cualquier orientación.

– Sin emisiones de hidrógeno en uso normal, reduciendo los requisitos de ventilación.

– Tasa de autodescarga lenta, adecuada para almacenamiento a largo plazo.

– No es necesario embarcarlos como mercancías peligrosas.

– Tipo más común de batería de ciclo profundo

Desventajas

– Más caras que las baterías de ácido de plomo inundadas

– La carga demasiado rápida o la sobrecarga pueden dañar la batería.

– Relativamente difícil de diagnosticar o reparar.

– Muy pesado, con baja densidad de energía

Baterías de GEL selladas

Las baterías de GEL selladas son otro tipo de celda de plomo-ácido, con un electrolito "GEL" semisólido. Al igual que las baterías AGM, tienen una carcasa sellada, se pueden usar en cualquier orientación sin fugas y normalmente no liberan hidrógeno. Sin embargo, pueden dañarse si se cargan incorrectamente.

Victron Energy utiliza cargadores digitales inteligentes para proteger las baterías de GEL de sus productos solares.

Ventajas

Baterías pequeñas, robustas, extremadamente fiables, que no requieren un mantenimiento regular.

El estuche sellado permite usar, almacenar o transportar las baterías en cualquier orientación.

Puede soportar descargas muy profundas sin dañarse.

Sin emisiones de hidrógeno en uso normal, lo que reduce los requisitos de ventilación.

Tasa de autodescarga muy lenta, alrededor del 3% por mes, adecuada para almacenamiento a largo plazo.

No es necesario enviarlo como mercancía peligrosa.

Más resistentes a golpes, vibraciones y variaciones de temperatura que otro tipo de baterías de plomo-ácido.

Desventajas

Por lo general, un 30 % más de costo que las baterías de plomo-ácido equivalentes.

Puede dañarse permanentemente por una carga incorrecta

Relativamente difícil de diagnosticar o reparar.

Muy pesado, con baja densidad de energía.

Las baterías de GEL selladas son el tipo de batería de plomo ácido más cara y, por lo general, las más robustas. Los productos Solaire se suministran exclusivamente con este tipo de batería.

Otros tipos de baterías de ciclo profundo

Además de las enumeradas anteriormente, hay otras baterías de ciclo profundo disponibles con diferentes componentes químicos internos. La más conocida es la batería de fosfato de litio, las nuevas baterías ligeras y potentes que se utilizan en teléfonos móviles y coches eléctricos. Aunque las baterías de iones de litio de ciclo profundo están disponibles para uso industrial, son bastante propensas a los incendios y, en general, su costo aún no es lo suficientemente bajo como para competir con las baterías de plomo-ácido.

Comprender las características de la batería

Incluso la batería de mayor duración eventualmente necesitará ser reemplazada, y dado que las baterías de ciclo profundo son caras, es útil comprender las diferentes formas de calificarlas y compararlas.

Estos son los cuatro indicadores más comunes:

Amperios-hora

El primer número que la mayoría de la gente busca es el amperio-hora (Ah), que expresa la cantidad total de energía química que la batería puede almacenar y liberar como electricidad. Los amperios-hora pueden entenderse simplemente como la cantidad de tiempo que la batería funcionará antes de necesitar recargarse.

Se puede usar un multímetro para verificar el voltaje generado por una batería.

Otra medida importante es el voltaje (V), que indica la fuerza electromotriz, o "potencia", de la corriente suministrada por la batería. Como la mayoría de los sistemas eléctricos, los productos solares están diseñados para funcionar con un voltaje particular y se dañarán con una corriente más alta. Al reemplazar las baterías, es esencial asegurarse de que el voltaje sea el correcto.

índice C

La capacidad de una batería en realidad varía según su uso, otro indicador útil es el índice C.

En pocas palabras, la clasificación C define cuánto tiempo debe descargarse una batería para entregar su capacidad nominal. Una batería de 10 Ah con una clasificación C de 1 C entregará 10 Ah en 1 hora, pero menos energía si se descarga más rápido y más energía si se descarga más lentamente.

Aunque el índice C se refiere al tiempo en horas, es una unidad invertida: un índice 2C significa 30 minutos y un índice 0,2C significa 5 horas. Esto a menudo se simplifica mediante el uso de un operador de división para volver a invertir la unidad, por lo que C/2 significa 2 horas y C/20 significa 20 horas. La mayoría de las baterías de ácido de plomo de ciclo profundo están diseñadas para descargar su capacidad nominal en 20 horas, que se puede expresar como 0,05 C o C/20.

Comparación de duración de la batería

A veces, las baterías se clasifican por su vida útil, que es la cantidad de veces que se pueden descargar y recargar sin perder más del 20 % de su capacidad. La referencia más común es el estándar IEC 60896, que se basa en un ciclo profundo repetido de 100 % de descarga/recarga. Aunque las baterías de ciclo profundo normalmente no se usan de esta manera, es un buen indicador de su probable longevidad.

Muy a menudo, las baterías idénticas tienen vidas útiles diferentes, lo que resulta útil al comparar baterías de diferentes fabricantes o al elegir una batería para una aplicación en particular.

Estos productos se suministran con baterías de GEL selladas, típicamente 21Ah 12V C/20. Son extremadamente duraderos, pero si uno de ellos falla, debe ser reemplazado por una batería idéntica a la que suministra la energía solar. Si debe usar una batería genérica, asegúrese de que sea una batería de GEL sellada con los mismos amperios-hora, voltaje y clasificación C que la batería original. Nunca mezcle baterías viejas y nuevas, o baterías de diferentes tipos.

Mantenimiento de la batería

Aunque las baterías de plomo-ácido selladas requieren poco mantenimiento, su vida útil puede extenderse significativamente siguiendo algunas reglas simples.

Las baterías no deben descargarse regularmente por debajo del 20 % de su capacidad, ya que recargar una batería muy descargada genera calor y acelera la sulfatación, lo que daña los electrodos. Cada vez más, los disyuntores automáticos se utilizan para evitar la descarga excesiva.

Las baterías almacenadas se descargan lentamente y deben recargarse ocasionalmente para evitar que se descarguen por completo, lo que provocará la sulfatación y dañará la batería. Las baterías selladas de GEL utilizadas por Nrjsolaire en energía solar en Senegal tienen una tasa de autodescarga muy baja de alrededor del 3% por mes, lo que significa que pueden almacenarse de forma segura durante dos años sin recargarse. . Otros tipos de baterías deben cargarse con más frecuencia.

Las baterías de plomo-ácido deben cargarse correctamente. La carga demasiado rápida o la sobrecarga no solo pueden dañar la batería, sino también causar fugas de ácido, cortocircuitos, fuego de hidrógeno o explosión de la carcasa de la batería. Siempre se recomienda utilizar un cargador flotante digital inteligente con regulación automática de corriente y temperatura, como los cargadores integrados en los productos.

Las baterías de plomo ácido inundadas requieren controles y mantenimiento adicionales, pero ya no son comunes en los equipos industriales.

Para la mayoría de las baterías modernas de ciclo profundo, eso es todo. Siga estas sencillas reglas y su batería le brindará cientos de ciclos y muchos años de servicio sin problemas.