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[[File:Productionvariableweather.png|thumb|right| '''Un pequeño sistema FV autónomo hipotético''' <br />''Amarillo -'' Potencia FV potencial en un día soleado. <br />''Gris -'' Potencia FV potencial en un día parcialmente nublado. <br/>''Azul -'' Potencia FV potencial en un día lluvioso. El naranja representa las necesidades energéticas de los usuarios tipotéticos. Ninguna de las líneas de producción se alinea con las necesidades energéticas de los usuarios.]]
 
[[File:Productionvariableweather.png|thumb|right| '''Un pequeño sistema FV autónomo hipotético''' <br />''Amarillo -'' Potencia FV potencial en un día soleado. <br />''Gris -'' Potencia FV potencial en un día parcialmente nublado. <br/>''Azul -'' Potencia FV potencial en un día lluvioso. El naranja representa las necesidades energéticas de los usuarios tipotéticos. Ninguna de las líneas de producción se alinea con las necesidades energéticas de los usuarios.]]
  
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PV systems produce energy when the sun is shining, but their production varies significantly depending on the season and whether it is cloudy or raining. There is also the inevitable reality of the sun setting each day. Variable production requires energy storage to provide a stable energy source and voltage when the PV source is not producing power to meet the energy demand. The most common form of storage in off-grid applications is batteries. Rechargeable batteries rely on chemical reactions to release energy when it is needed, but that can be run in reverse when the battery is being charged to store energy. There are many different types and sizes of batteries in the market. This is the case because there is no single type of battery that is superior in all applications. Each type of battery has uses different combinations of materials that have different advantages and disadvantages. All battery designs inevitably have to balance the following characteristics:
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Los sistemas FV producen energía cuando brilla el sol, pero su producción varía significativamente según la temporada y si está nublado o lloviendo. Adémas, existe la inevitable realidad de la puesta de sol cada día. La producción variable requiere almacenamiento de energía para proporcionar una fuente de energía y voltaje estables cuando [[Special:MyLanguage/PV module|la fuente FV]] no está produciendo energía para satisfacer la demanda de energía. La forma más común de almacenamiento en aplicaciones autónomos son las baterías. Las baterías recargables se basan en reacciones químicas para liberar energía cuando se necesita, pero pueden funcionar en reversa cuando la batería se carga para almacenar energía. Hay muchos tipos y tamaños diferentes de baterías en el mercado. Este es el caso porque no existe un solo tipo de batería que sea superior en todas las aplicaciones. Cada tipo de batería utiliza diferentes combinaciones de materiales que tienen diferentes ventajas y desventajas. Todos los diseños de baterías inevitablemente deben equilibrar las siguientes características:
  
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*Cycle life (life span)
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*Número de ciclos (vida útil)
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*Cost
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*Costo
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*Specific energy (energy capacity relative to size)
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*Energía específica (capacidad energética relativa al tamaño)
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*Specific power (power capacity relative to size)
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*Potencia específica (capacidad de potencia relativa al tamaño)
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*Safety
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*Seguridad para usuarios
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*Performance under variable conditions
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*Rendimiento en condiciones variables
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*Maintenance
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*Mantenimiento
  
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A battery may have a long-life span and be able to handle large loads, but it will have large and heavy or cost too much. A battery may be able to supply lots of power and be relatively small in size, but it will not have a long lifespan. A battery must therefore be chosen based upon the particular application. One type of battery will be appropriate for a portable radio and another type will be appropriate for storage in a PV system. Small-scale PV systems with batteries typically rely upon [[Special:MyLanguage/Lead acid battery|lead acid batteries]] as they are a good compromise between all of these different factors.
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Por ejemplo: Una batería puede tener una vida útil prolongada y ser capaz de soportar grandes cargas, pero será grande y pesada o costará demasiado. Una batería puede suministrar mucha energía y ser de tamaño relativamente pequeño, pero no tendrá una vida útil prolongada. Por lo tanto, se debe elegir una batería en función de la aplicación particular. Un tipo de batería será apropiado para una radio portátil y otro tipo será apropiado para almacenamiento en un sistema FV. Los sistemas FV a pequeña escala con baterías generalmente se basan en [[Special:MyLanguage/Lead acid battery|lead acid batteries]], ya que son un buen compromiso entre todos estos diferentes factores.
  
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Every type of battery has specific conditions for use that must be followed. It is very important to read the user manual and specifications sheet for any time of battery to make sure that it will be appropriate for its intended use. Failure to choose the right battery or failure to use it properly can damage equipment or cause injury.
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Cada tipo de batería tiene condiciones específicas de uso que deben seguirse. Es muy importante leer el manual del usuario y la hoja de especificaciones de cualquier batería que se esté considerando para asegurarse de que sea adecuada para el uso previsto. No elegir la batería correcta o no usarla correctamente puede dañar el equipo o causar lesiones.
  
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The energy storage system for an off-grid system must will be sized and selected based upon the [[Special:MyLanguage/Load evaluation|load evaluation]] for a particular site - see [[:Category:Energy storage sizing and selection|Energy storage sizing and selection]] for more information.
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El sistema de almacenamiento de energía para un sistema fuera de la red debe dimensionarse y seleccionarse en función de la [[Special:MyLanguage/Load evaluation|Evaluación de cargas]] para un sitio en particular; consulte [[Special:MyLanguage/Energy storage sizing and selection|Dimensionamiento y selección del sistema de almacenamiento de energía]] para obtener más información.
  
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==Characteristics of batteries==
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==Características de baterías==
  
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The three most important characteristics when choosing a battery are:
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Las tres características más importantes a la hora de elegir una batería son:
  
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===Voltage===
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===Voltaje===
  
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Batteries are rated with a nominal voltage (Vn). This voltage is called a nominal voltage as the voltage of batteries constantly varies depending on if they are being charged/discharged, their [[Special:MyLanguage/Energy storage#State of charge|state of charge]] and the [[Special:MyLanguage/Energy storage#Cell temperature|cell temperature]].
+
Las baterías están clasificadas con un voltaje nominal (Vn). Esta tensión se denomina tensión nominal ya que el voltaje de las baterías varía constantemente dependiendo de si se están cargando o descargando, su [[Special:MyLanguage/Energy storage#State of charge|estado de carga]] y el [[#Temperatura de celda|Temperatura de celda]].
  
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===Storage capacity===
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===Capacidad de almacenamiento===
  
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The energy storage capacity of a battery will be rated in amp-hours (Ah). or watt-hours (Wh). 1 amp-hour is equal to 1 amp of current transferred during the course of an hour, which is the standard rating method used for lead acid batteries. In the PV sector it is becoming more common to rate batteries in Watt-hours because it is easier to understand the total storage capacity of an energy storage system. To be able to compare the storage capacity of a system to the potential loads it is necessary to convert from amp-hours to watt-hours. The formula is simple:
+
La capacidad de almacenamiento de energía de una batería se expresa en amperios-hora (Ah). o vatios-hora (Wh). 1 amperio-hora es igual a 1 amperio de corriente transferida durante el transcurso de una hora, que es el método de clasificación estándar utilizado para las baterías de plomo-ácido. En el sector FV, es cada vez más común clasificar las baterías en vatios-hora porque es más fácil comprender la capacidad total de almacenamiento de un sistema de almacenamiento de energía. Para poder comparar la capacidad de almacenamiento de un sistema con las cargas potenciales, es necesario convertir de amperios-hora a vatios-hora. La fórmula es simple:
  
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
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! style="width: 30%"|Storage capacity
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! style="width: 30%"|Capacidad de almacenamiento
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! style="text-align:left;"| = ampere-hours (Ah) × nominal voltage (Vn)
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! style="text-align:left;"| = amperios-hora (Ah) × voltaje nominal (Vn)
 
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::'''Example 1:''' There is a 12 V 120 Ah battery. What is the capacity of the battery?
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'''Ejemplo 1:''' Hay una batería de 12 V 120 Ah. ¿Qué es la capacidad de la batería?
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::::Storage capacity = 12 V × 120 Ah
+
:Capacidad de almacenamiento = 12 V × 120 Ah
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::::Storage capacity = 1440 Wh
+
:Capacidad de almacenamiento = 1440 Wh
  
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::'''Example 2:''' There are two batteries connected together that are each 12 V and 60 Ah. What is the capacity of the battery bank?
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'''Ejemplo 2:''' Hay dos baterías conectadas que son de 12 V y 60 Ah. ¿Qué es la capacidad del banco de baterías?
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::::Storage capacity = 12 V × 60 Ah × 2 batteries
+
:Capacidad de almacenamiento = 12 V × 60 Ah × 2 baterías
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::::Storage capacity = 1440 Wh
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:Capacidad de almacenamiento = 1440 Wh
  
−
Different sizes and voltage of batteries can be connected together to achieve the same amount of storage capacity.
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===Ciclos de vida===
  
−
=== Cycle life ===
+
Los ciclos de vida es el número de ciclos de carga y descarga que puede proporcionar un tipo de almacenamiento de energía antes de que el rendimiento disminuya hasta el punto de que no pueda funcionar como se requiere. Los ciclos de vida o longevidad, de todas las baterías depende de los siguientes factores:
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#[[#Profundidad de descarga (DoD)|Profundidad de descarga (DoD)]]
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#[[#Temperatura|Temperatura]]
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#[[#Cargando correctamente|Cargando correctamente]]
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#[[#Mantenimiento|Mantenimiento]]
  
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Cycle life is the number of charge and discharge cycles that an energy storage device can provide before performance decreases to an extent that it cannot perform as required. The cycle life, or longevity, of all batteries depends upon the following factors:
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==Usando las baterías==
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#[[Energy storage#Depth of discharge|Depth of discharge (DoD)]]
 
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#[[Energy storage#Temperature|Temperature]]
 
−
#[[Energy storage#Proper charging|Proper charging]]
 
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#[[Energy storage#Maintenance|Maintenance]]
 
  
−
==Using batteries==
+
La vida útil de una batería depende en gran medida de cómo se carga, descarga, mantiene y en qué condiciones se usa.
  
−
The life of a battery is greatly affecting by how it is charged, discharged, maintained and under what conditions it is used.
+
===Estado de carga (SoC)===
  
−
===State of charge (SoC)===
+
El estado de carga (SoC) de una batería es la cantidad total de su capacidad de almacenamiento que permanece disponible para su uso. Es importante que los usuarios del sistema comprendan cuánta energía queda para usar para evitar dañar la batería al extraer demasiada energía. Por ejemplo, si se ha utilizado el 25% de la capacidad de una batería, su estado de carga será del 75%. Una batería AGM de 12 V completamente cargada tendrá un voltaje de alrededor de 12,8 V y vacía tendrá un voltaje de alrededor de 10,5 V. Si una batería se está descargando, su voltaje caerá y si se está cargando su voltaje aumentará. Con un sistema FV, que se carga y descarga constantemente, esto puede hacer díficil medir el estado de carga a base de su voltaje. No obstante, los usuarios de muchos sistemas basados en baterías a pequeña escala no tienen otra opción que utilizar el voltaje del sistema como guía. Para obtener una medición precisa del estado de carga, existen tres opciones:
  
−
The state of charge (SoC) of a battery is the total amount of its storage capacity that remains available for use. It is important for system users to understand how much energy remains for use to avoid damaging the battery by withdrawing too much energy. For example, if 25% of the capacity of a battery has been used, then its state of charge will be 75%. A fully AGM battery will have a voltage of around 12.8 V and an empty battery will have a voltage of around 10.5 V. If a battery is being discharged, its voltage will drop and if it is being charged its voltage will increase. In a PV system, which is constantly being charged and discharged, this can make it difficult to get a proper state of charge measurement from voltage. Nonetheless, many small-scale battery-based systems do not rely on a shunt and users commonly use the voltage of the battery bank as their only guide. To get an accurate measurement of state of charge there are three options:
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[[File:BatterySoCAGM201127.png|thumb|Estado de carga comparado con profundidad de descarga para una batería AGM de plomo-ácido de la marca Trojan <ref name="trojanagm"> Trojan AGM product line sheet https://energypedia.info/images/7/78/Fundamentals_of_the_Recycling_of_Lead-Acid_Batteries.pdf</ref>.]]
  
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[[File:BatterySoCAGM201127.png|thumb|State of charge vs. depth of discharge for a Trojan lead acid AGM battery <ref name="trojanagm"> Trojan AGM product line sheet https://energypedia.info/images/7/78/Fundamentals_of_the_Recycling_of_Lead-Acid_Batteries.pdf</ref>.]]
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#El método ideal para medir el estado de carga de una batería es usar un dispositivo llamado [[Special: MyLanguage/Shunt|shunt]]. Un shunt es un dispositivo que puede medir la cantidad de corriente que entra y sale de la batería para estimar su capacidad disponible.
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#Desconectar todas las cargas y fuentes de carga y luego esperar tres horas para que el voltaje se estabilice.
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#El estado de carga de una [[Special:MyLanguage/Lead acid battery#Flooded lead acid|batería de plomo-ácido inundada]] se puede tomar utilizando un dispositivo especializado llamado ''hidrómetro'' que mide la solución de electrolito en el interior la batería. Estos dispositivos no están disponibles en todas partes y si se usan incorrectamente pueden ser peligrosos ya que la solución de electrolito dentro de una batería es muy ácida.
  
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# The ideal method to measure the state of charge of a battery is to use a device called a [[Special:MyLanguage/Shunt|shunt]]. A shunt is a device that can measure the amount of current flowing in and out of battery to estimate its available capacity.
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<div class="mw-translate-fuzzy">
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# Disconnecting all of the loads and charging sources and then waiting three hours to let the voltage stabilize.
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===Profundidad de descarga (DoD)===
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# The state of charge of a [[Special:MyLanguage/Lead acid battery#Flooded lead acid|flooded lead acid battery]] can be taken using a specialized device called a ''hydrometer'' that takes a measurement of the electrolyte solution inside the battery. These devices are not available everywhere and if used improperly can be hazardous as the electrolyte solution inside a battery is highly acidic.
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</div>
  
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===Depth of discharge (DoD)===
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La profundidad de descarga es la inversa del estado de carga: es la cantidad de la capacidad de almacenamiento que se ha sido usado. La profundidad de descarga es importante al diseñar sistemas FV, ya que determina el tamaño del sistema de almacenamiento de energía y cuántos ciclos durará. Las baterías de plomo-ácido no toleran descargas profundas regulares; una batería de plomo-ácido típica no debe descargarse más del 50% con regularidad, ya que acortará en gran medida su vida útil. Las baterías de litio son mucho más tolerantes a los ciclos profundos regulares. La energía utilizable real en el banco de baterías se calcula de la siguiente manera:
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Depth of discharge is the inverse of state of charge - it is the amount of the storage capacity that has been removed. Depth of discharge is important when designing PV systems as it determines the size of the energy storage system and how many cycles it will last for. Lead acid batteries are not tolerant of regular deep discharges - a typical lead acid battery should not be discharged more than 50% regularly as it will greatly shorten its cycle life. Lithium-ion batteries are far more tolerance of regular deep cycling. The actual usable energy in battery bank is calculated as follow:
 
  
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
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! style="width: 30%"|Usable energy
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! style="width: 30%"|Energía utilizable
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! style="text-align:left;"| = [[Special:MyLanguage/Energy storage#Storage capacity|storage capacity]] × depth of discharge
+
! style="text-align:left;"| = [[#Capacidad de almacenamiento|Capacidad de almacenamiento]] × profundidad de descarga
 
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::'''Example 1:''' You have a battery bank with 1440Wh of capacity, but the system is only designed to be used to a depth of discharge of 40%. How much usable energy is there?
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'''Ejemplo 1:''' Hay un banco de baterías con 1440Wh de capacidad, pero el sistema solo está diseñado para llegar a una profundidad de descarga del 40%. ¿Cuánta energía utilizable hay?
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::::Usable energy = 1440 Wh × .4
+
:Energía utilizable = 1440 Wh × ,4
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::::Usable energy = 576 Wh
+
:Energía utilizable = 576 Wh
  
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===Proper charging===
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===Cargando correctamente===
  
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All battery types have a maximum charging current and maximum charging voltage based upon the battery's temperature. The [[Special:MyLanguage/PV module|PV source]] must be designed to supply a charging current that is not below the manufacturer recommended minimum charge rate and that is not above the manufacturer recommended maximum charge rate. A battery must be paired with a [[Special:MyLanguage/Charge controller]] that is designed for use with that type of battery. Each individual battery make and model will have its own specific characteristics that will have to be programmed into the charge controller.
+
Todas las [[Special:MyLanguage/Lead acid battery|baterías de plomo-ácido]] tienen una corriente de carga máxima y un voltaje de carga máximo basado en la temperatura de la batería. [[Special:MyLanguage/Lithium-ion battery|Baterías de litio]] son menos afectados por la temperatura. El [[Special: MyLanguage/PV module|PV source]] debe estar diseñado para suministrar una corriente de carga que no esté por debajo de la tasa de carga mínima recomendada por el fabricante y que no esté por encima de la tasa de carga máxima recomendada por el fabricante. Una batería debe estar emparejada con un [[Special:MyLanguage/Charge controller|controlador de carga]] que está diseñado para ser usado con ese tipo de batería. Cada marca y modelo de batería individual tiene sus propias características específicas que deben programarse en el controlador de carga.
  
−
Exceeding the maximum charge rate of a battery can lead to irreparable damage or in a worst-case scenario a thermal runaway event that could start a fire. Maximium charge limits should be must be respected.
+
Exceder la tasa de carga máxima de una batería puede provocar daños irreparables o, en el peor de los casos, un evento de fuga térmica que podría provocar un incendio. Deben respetarse los límites máximos de carga.
  
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===Proper discharging===
+
===Descargando correctamente===
  
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All battery types have a maximum continuous discharge current rating that must be respected. The [[Special:MyLanguage/Inverter|inverter]] in an off-grid PV system the inverter must be [[Special:MyLanguage/Inverter sizing and selection|appropriately sized]] so that this value will not be exceeded. Surge loads and heavy loads that operate only briefly (several minutes) can exceed this value without any issues.
+
Todos los tipos de baterías tienen una clasificación de corriente de descarga continua máxima que debe respetarse. El [[Special:MyLanguage/Inverter|inversor]] en un sistema FV fuera de la red, el inversor debe ser [[Special:MyLanguage/Inverter sizing and selection|tamaño apropiado]] para que este valor no se exceda. Las sobretensiones y las cargas pesadas que operan solo brevemente (varios minutos) pueden exceder este valor sin ningún problema.
  
−
===Cell temperature===
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===Temperatura de celda===
  
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Regardless of the battery type, heat greatly affects performance and shortens the cycle life of a battery. For lead acid batteries it is estimated that for every 10°C increase in average temperature above 25°C shortens the batteries life by half. This means that operating a lead acid battery for one month at 35°C is equivalent in terms of battery life to operating the battery for two months at 25°C<ref name="trojanagm"/>.
+
El calor afecta en gran medida el rendimiento y acorta el ciclo de vida de [[Special:MyLanguage/Lead acid battery|las baterías de acido-plomo]]. Se estima que por cada 10°C de aumento en la temperatura promedio por encima de los 25°C, la vida útil de las baterías se acorta a la mitad. Esto significa que operar una batería de plomo-ácido durante un mes a 35°C es equivalente en términos de vida útil de la batería a operar la batería durante dos meses a 25°C <ref name="trojanagm"/>.
  
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===Maintenance===
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===Mantenimiento===
  
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[[File:Ppebattery-201001.png|thumb|right|200px|Basic personal protective equipment (PPE) for working with batteries.]]
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[[File:Ppebattery-201001.png|thumb|right|200px|Equipo de protección personal (EPP) básico para trabajar con baterías.]]
  
−
Each battery type has specific maintenance requirements, and this becomes a major factor when selecting batteries. If a battery bank is not properly maintained it can be quickly destroyed, but maintenance-free batteries typically cost significantly more and may have shorter life spans.
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Cada tipo de batería tiene requisitos de mantenimiento específicos, y esto se convierte en un factor importante al seleccionar las baterías. Si un banco de baterías no se mantiene adecuadamente, puede destruirse rápidamente, pero las baterías que no requieren mantenimiento suelen costar mucho más y pueden tener una vida útil más corta.
  
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===Safety===
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===Seguridad===
  
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Batteries often contain extremely hazardous materials. It is important to understand the proper precautions that need to be taken when working any battery and to wear personal protection equipment as necessary. This information should be available in the user manual and specifications sheet.
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Las baterías suelen contener materiales muy peligrosos. Es importante conocer las precauciones adecuadas que se deben tomar cuando se trabaja con cualquier batería y usar equipo de protección personal cuando sea necesario. Esta información debe estar disponible en el manual del usuario y la hoja de especificaciones de la batería.
  
−
For electrical safety with batteries - see [[Special:MyLanguage/Electrical safety#Safety with batteries|Electrical safety with batteries]]
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Para leer sobre seguridad eléctrica con baterías - consulte [[Special:MyLanguage/Electrical safety#Electrical safety with batteries|Seguridad eléctrica con baterías]]
  
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===Recycling===
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===Reciclaje===
  
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As batteries contain hazardous materials they must be disposed of properly. Lead acid batteries can be recycled nearly anywhere in the world and there is often a deposit for their return as they contain valuable materials. Other battery types like [[Special:MyLanguage/Lithium ion battery|lithium ion batteries]] are more difficult to recycle in remote locations - consult the battery manufacturer for more information.
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Dado que las baterías contienen materiales peligrosos, deben desecharse correctamente. Las [[Special:MyLanguage/Lead acid battery|baterías de plomo-ácido ]]se pueden reciclar en casi cualquier parte del mundo y, a menudo, hay un depósito para su devolución, ya que contienen materiales valiosos. Otros tipos de baterías como [[Special:MyLanguage/Lithium-ion battery|baterías de litio]] son más difíciles de reciclar en lugares remotas; consulte al fabricante de la batería para obtener más información.
  
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==Notes/references==
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==Notas/referencias==
  
 
<references/>
 
<references/>

Latest revision as of 17:28, 11 March 2021

Other languages:
English • ‎español
Un pequeño sistema FV autónomo hipotético
Amarillo - Potencia FV potencial en un día soleado.
Gris - Potencia FV potencial en un día parcialmente nublado.
Azul - Potencia FV potencial en un día lluvioso. El naranja representa las necesidades energéticas de los usuarios tipotéticos. Ninguna de las líneas de producción se alinea con las necesidades energéticas de los usuarios.

Los sistemas FV producen energía cuando brilla el sol, pero su producción varía significativamente según la temporada y si está nublado o lloviendo. Adémas, existe la inevitable realidad de la puesta de sol cada día. La producción variable requiere almacenamiento de energía para proporcionar una fuente de energía y voltaje estables cuando la fuente FV no está produciendo energía para satisfacer la demanda de energía. La forma más común de almacenamiento en aplicaciones autónomos son las baterías. Las baterías recargables se basan en reacciones químicas para liberar energía cuando se necesita, pero pueden funcionar en reversa cuando la batería se carga para almacenar energía. Hay muchos tipos y tamaños diferentes de baterías en el mercado. Este es el caso porque no existe un solo tipo de batería que sea superior en todas las aplicaciones. Cada tipo de batería utiliza diferentes combinaciones de materiales que tienen diferentes ventajas y desventajas. Todos los diseños de baterías inevitablemente deben equilibrar las siguientes características:

  • Número de ciclos (vida útil)
  • Costo
  • Energía específica (capacidad energética relativa al tamaño)
  • Potencia específica (capacidad de potencia relativa al tamaño)
  • Seguridad para usuarios
  • Rendimiento en condiciones variables
  • Mantenimiento

Por ejemplo: Una batería puede tener una vida útil prolongada y ser capaz de soportar grandes cargas, pero será grande y pesada o costará demasiado. Una batería puede suministrar mucha energía y ser de tamaño relativamente pequeño, pero no tendrá una vida útil prolongada. Por lo tanto, se debe elegir una batería en función de la aplicación particular. Un tipo de batería será apropiado para una radio portátil y otro tipo será apropiado para almacenamiento en un sistema FV. Los sistemas FV a pequeña escala con baterías generalmente se basan en lead acid batteries, ya que son un buen compromiso entre todos estos diferentes factores.

Cada tipo de batería tiene condiciones específicas de uso que deben seguirse. Es muy importante leer el manual del usuario y la hoja de especificaciones de cualquier batería que se esté considerando para asegurarse de que sea adecuada para el uso previsto. No elegir la batería correcta o no usarla correctamente puede dañar el equipo o causar lesiones.

El sistema de almacenamiento de energía para un sistema fuera de la red debe dimensionarse y seleccionarse en función de la Evaluación de cargas para un sitio en particular; consulte Dimensionamiento y selección del sistema de almacenamiento de energía para obtener más información.

Características de baterías

Las tres características más importantes a la hora de elegir una batería son:

Voltaje

Las baterías están clasificadas con un voltaje nominal (Vn). Esta tensión se denomina tensión nominal ya que el voltaje de las baterías varía constantemente dependiendo de si se están cargando o descargando, su estado de carga y el Temperatura de celda.

Capacidad de almacenamiento

La capacidad de almacenamiento de energía de una batería se expresa en amperios-hora (Ah). o vatios-hora (Wh). 1 amperio-hora es igual a 1 amperio de corriente transferida durante el transcurso de una hora, que es el método de clasificación estándar utilizado para las baterías de plomo-ácido. En el sector FV, es cada vez más común clasificar las baterías en vatios-hora porque es más fácil comprender la capacidad total de almacenamiento de un sistema de almacenamiento de energía. Para poder comparar la capacidad de almacenamiento de un sistema con las cargas potenciales, es necesario convertir de amperios-hora a vatios-hora. La fórmula es simple:

Capacidad de almacenamiento = amperios-hora (Ah) × voltaje nominal (Vn)

Ejemplo 1: Hay una batería de 12 V 120 Ah. ¿Qué es la capacidad de la batería?

Capacidad de almacenamiento = 12 V × 120 Ah
Capacidad de almacenamiento = 1440 Wh

Ejemplo 2: Hay dos baterías conectadas que son de 12 V y 60 Ah. ¿Qué es la capacidad del banco de baterías?

Capacidad de almacenamiento = 12 V × 60 Ah × 2 baterías
Capacidad de almacenamiento = 1440 Wh

Ciclos de vida

Los ciclos de vida es el número de ciclos de carga y descarga que puede proporcionar un tipo de almacenamiento de energía antes de que el rendimiento disminuya hasta el punto de que no pueda funcionar como se requiere. Los ciclos de vida o longevidad, de todas las baterías depende de los siguientes factores:

  1. Profundidad de descarga (DoD)
  2. Temperatura
  3. Cargando correctamente
  4. Mantenimiento

Usando las baterías

La vida útil de una batería depende en gran medida de cómo se carga, descarga, mantiene y en qué condiciones se usa.

Estado de carga (SoC)

El estado de carga (SoC) de una batería es la cantidad total de su capacidad de almacenamiento que permanece disponible para su uso. Es importante que los usuarios del sistema comprendan cuánta energía queda para usar para evitar dañar la batería al extraer demasiada energía. Por ejemplo, si se ha utilizado el 25% de la capacidad de una batería, su estado de carga será del 75%. Una batería AGM de 12 V completamente cargada tendrá un voltaje de alrededor de 12,8 V y vacía tendrá un voltaje de alrededor de 10,5 V. Si una batería se está descargando, su voltaje caerá y si se está cargando su voltaje aumentará. Con un sistema FV, que se carga y descarga constantemente, esto puede hacer díficil medir el estado de carga a base de su voltaje. No obstante, los usuarios de muchos sistemas basados en baterías a pequeña escala no tienen otra opción que utilizar el voltaje del sistema como guía. Para obtener una medición precisa del estado de carga, existen tres opciones:

Estado de carga comparado con profundidad de descarga para una batería AGM de plomo-ácido de la marca Trojan [1].
  1. El método ideal para medir el estado de carga de una batería es usar un dispositivo llamado shunt. Un shunt es un dispositivo que puede medir la cantidad de corriente que entra y sale de la batería para estimar su capacidad disponible.
  2. Desconectar todas las cargas y fuentes de carga y luego esperar tres horas para que el voltaje se estabilice.
  3. El estado de carga de una batería de plomo-ácido inundada se puede tomar utilizando un dispositivo especializado llamado hidrómetro que mide la solución de electrolito en el interior la batería. Estos dispositivos no están disponibles en todas partes y si se usan incorrectamente pueden ser peligrosos ya que la solución de electrolito dentro de una batería es muy ácida.

Profundidad de descarga (DoD)

La profundidad de descarga es la inversa del estado de carga: es la cantidad de la capacidad de almacenamiento que se ha sido usado. La profundidad de descarga es importante al diseñar sistemas FV, ya que determina el tamaño del sistema de almacenamiento de energía y cuántos ciclos durará. Las baterías de plomo-ácido no toleran descargas profundas regulares; una batería de plomo-ácido típica no debe descargarse más del 50% con regularidad, ya que acortará en gran medida su vida útil. Las baterías de litio son mucho más tolerantes a los ciclos profundos regulares. La energía utilizable real en el banco de baterías se calcula de la siguiente manera:

Energía utilizable = Capacidad de almacenamiento × profundidad de descarga

Ejemplo 1: Hay un banco de baterías con 1440Wh de capacidad, pero el sistema solo está diseñado para llegar a una profundidad de descarga del 40%. ¿Cuánta energía utilizable hay?

Energía utilizable = 1440 Wh × ,4
Energía utilizable = 576 Wh

Cargando correctamente

Todas las baterías de plomo-ácido tienen una corriente de carga máxima y un voltaje de carga máximo basado en la temperatura de la batería. Baterías de litio son menos afectados por la temperatura. El PV source debe estar diseñado para suministrar una corriente de carga que no esté por debajo de la tasa de carga mínima recomendada por el fabricante y que no esté por encima de la tasa de carga máxima recomendada por el fabricante. Una batería debe estar emparejada con un controlador de carga que está diseñado para ser usado con ese tipo de batería. Cada marca y modelo de batería individual tiene sus propias características específicas que deben programarse en el controlador de carga.

Exceder la tasa de carga máxima de una batería puede provocar daños irreparables o, en el peor de los casos, un evento de fuga térmica que podría provocar un incendio. Deben respetarse los límites máximos de carga.

Descargando correctamente

Todos los tipos de baterías tienen una clasificación de corriente de descarga continua máxima que debe respetarse. El inversor en un sistema FV fuera de la red, el inversor debe ser tamaño apropiado para que este valor no se exceda. Las sobretensiones y las cargas pesadas que operan solo brevemente (varios minutos) pueden exceder este valor sin ningún problema.

Temperatura de celda

El calor afecta en gran medida el rendimiento y acorta el ciclo de vida de las baterías de acido-plomo. Se estima que por cada 10°C de aumento en la temperatura promedio por encima de los 25°C, la vida útil de las baterías se acorta a la mitad. Esto significa que operar una batería de plomo-ácido durante un mes a 35°C es equivalente en términos de vida útil de la batería a operar la batería durante dos meses a 25°C [1].

Mantenimiento

Equipo de protección personal (EPP) básico para trabajar con baterías.

Cada tipo de batería tiene requisitos de mantenimiento específicos, y esto se convierte en un factor importante al seleccionar las baterías. Si un banco de baterías no se mantiene adecuadamente, puede destruirse rápidamente, pero las baterías que no requieren mantenimiento suelen costar mucho más y pueden tener una vida útil más corta.

Seguridad

Las baterías suelen contener materiales muy peligrosos. Es importante conocer las precauciones adecuadas que se deben tomar cuando se trabaja con cualquier batería y usar equipo de protección personal cuando sea necesario. Esta información debe estar disponible en el manual del usuario y la hoja de especificaciones de la batería.

Para leer sobre seguridad eléctrica con baterías - consulte Seguridad eléctrica con baterías

Reciclaje

Dado que las baterías contienen materiales peligrosos, deben desecharse correctamente. Las baterías de plomo-ácido se pueden reciclar en casi cualquier parte del mundo y, a menudo, hay un depósito para su devolución, ya que contienen materiales valiosos. Otros tipos de baterías como baterías de litio son más difíciles de reciclar en lugares remotas; consulte al fabricante de la batería para obtener más información.

Notas/referencias

  1. ↑ 1.0 1.1 Trojan AGM product line sheet https://energypedia.info/images/7/78/Fundamentals_of_the_Recycling_of_Lead-Acid_Batteries.pdf

Hydrowires - Energy Storage Technology and Cost Characterization Report
Isidor Buchman - Batteries in a Portable World
Thomas Reddy - Linden's Handbook of Batteries, 4th Edition

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