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Actualizado: 17 dic. 2019

Sostenibilidad de las baterias fotovoltaicas

La gran preocupación que siempre se ha tenido cuando se genera energía utilizable por el hombre, es guardarla cuando no se necesita. Y así disponer de esa energía cuando realmente la necesitamos. Es lo que ocurre con la electricidad, que siempre ha sido un problema almacenarla, y cuando lo conseguimos, nos damos cuenta que las baterías donde la almacenábamos eran muy contaminantes y con muchos riesgos. No solo en su uso, sino también en la fabricación, en su mantenimiento y posteriormente cuando terminan su vida útil. Es por ello que al nacer las baterías de litio se abrió la puerta para una forma mejor de almacenar la electricidad. Aunque es solo el principio, con la mejora de la tecnología, podemos llegar a mejorar la sostenibilidad de las baterías fotovoltaicas, y en definitiva de nuestras casas, oficinas y empresas.
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Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

Edificación sostenible: propósito mundial

En el año 2010 la Comisión Europea planteo como objetivo que para el 2020, en la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, todos los nuevos edificios tuvieran un consumo energético casi nulo. Este objetivo se renovó el parado 2018, en la Directiva (UE) 2018/844 del Parlamento Europeo, que revisaba y modificaba la anterior.

El objetivo principal de esta nueva Directiva es acelerar la renovación rentable de los edificios existentes, más específicamente, introduce sistemas de control y automatización de edificios como alternativa a las inspecciones físicas, es decir el uso de la “domótica”, fomenta el despliegue de la infraestructura necesaria para e-mobility, e introduce un indicador de inteligencia para evaluar la preparación tecnológica del edificio.

Este ambicioso objetivo se debe conseguir por diferentes vías. En primer lugar, mejorar las condiciones constructivas de las viviendas, de forma que necesiten menos energía que las edificaciones actuales. Es aquí donde entra a trabajar el llamado modelo “Passive House”. La otra dirección en la que debemos trabajar es en conseguir la energía necesaria de una forma más eficiente y con menor impacto ecológico. En esta dirección de trabajo entras las energías renovables, como la energía solar fotovoltaica, y la adecuada acumulación de energía para momentos de escasez, con los diferentes tipos de baterías solares.

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El papel de las baterías en una instalación fotovoltaica

Se considera que una instalación solar fotovoltaica es totalmente estable, cuando el consumo de la vivienda se cubra con la producción de las placas solares, bien sea de forma directa o a través de la energía almacenada en las baterías. Los tipos de baterías solares utilizados son diversos, variando es su rendimiento, eficiencia, o vida útil. Por ejemplo, la batería de litio o la batería de plomo ácido.

Como ya hemos comentado, las baterías nos ayudan a que nuestra instalación sea estable, y que no dependamos, o casi no dependamos de la red de suministro eléctrico. Es decir, que lleguemos a ser autosuficientes. De esta forma, con los diferentes tipos de baterías solares se maximiza el uso de la electricidad generada por el sistema fotovoltaico. Esta electricidad almacenada es la producida durante los picos de producción en las horas de sol, y que no se utiliza en la vivienda. Es entonces cuando este exceso se almacena en una batería de litio o una batería de plomo ácido, y se puede utilizar más tarde.

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Mejora del rendimiento de una instalación fotovoltaica con baterías de alto rendimiento

Las características de las baterías de alto rendimiento hacen que proporcionen una eficiencia elevada a las instalaciones fotovoltaicas. Estos tipos de baterías solares, se recargan con relativa rapidez, no tienen efecto memoria y pueden descargarse casi por completo sin perjudicar su vida útil. En la actualidad la más usada es la batería de litio, pero los científicos están descubriendo nuevos materiales que mejoran las cualidades de las actuales baterías de litio. Y por supuesto muchísimo las tradicionales baterías de plomo ácido.

A pesar de su precio, que puede ser un obstáculo para algunas personas, debemos tener en cuenta los beneficios que nos aporta el alto rendimiento de una batería de litio respecto a otras tecnologías. Entre las ventajas que nos ayudan a compensar su elevado precio, por el momento, esta su larga vida útil, que nos asegura que no las tendremos que cambiar en muchos años. Este es un factor muy importante ya que solo con este punto ya se compensa con otras tecnologías que necesitan varios cambios durante la vida de la instalación fotovoltaica.

Otra ventaja es que no necesitan ventilación, y las podemos instalar en cualquier cuarto sin preocuparnos por los gases nocivos que desprenden otros modelos. Su bajo mantenimiento nos asegura unos gastos menores que con otras tecnologías, lo que nos ayuda a recuperar la inversión y compensar su elevado precio inicial. Su reducido peso, en comparación con otros tipos de baterías de litio solar, nos facilita la instalación, tanto por el trabajo a realizar, como por el lugar destinado a ello.

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Diferentes tipos de baterías de alto rendimiento

De momento la batería de litio es la reina de las baterías, gracias a las propiedades que ya hemos descrito. Pero se está preparando un relevo generacional que hará que las baterías de litio tengan mucha competencia.

Batería de litio

Como ya hemos mencionado, la batería de litio, se recarga con relativa rapidez, pueden descargarse casi por completo sin perjudicar su vida útil. Además, es relativamente liviana y por su gran capacidad de carga se pueden fabricar en tamaños relativamente pequeños.

Batería de aluminio-grafito

Este tipo de baterías aún esta en desarrollo. Ha sido estudiada por científicos de la Universidad de Stanford, en California. Siendo la primera batería de alto rendimiento de aluminio. Para su fabricación se emplea el aluminio y el grafico, dos materiales muy baratos. Otra característica muy importante es que podría fabricarse en una versión flexible, lo que la hará muy buena tiemblen para los equipos electrónicos (Smartphone, Tablet, pantallas, etc.)

Pila primaria de aluminio-aire

No se trata de una batería recargable al uso. Sino de una pila primaria en la que se reemplaza el aluminio para recuperar toda su capacidad energética. Esta nueva batería esta siendo desarrollada por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), en el sur de Corea.

La posibilidad de reemplazar la batería disminuye considerablemente los tiempos de carga. Además, es más liviana y eficiente que las baterías de litio actuales y reduce de forma considerable el riesgo de explosión. Es una investigación enfocada al uso de las baterías en automóviles. Y recargar la batería equivaldría a llenar el deposito, salvo que con una batería se podrían recorrer hasta 700 km.

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Batería de acero-cobre

Esta batería aún esta en estudio, pero es la respuesta de varios investigadores de la Universidad Vanderbilt en Estados Unidos a los montones de chatarra que generamos cada año. Ya que los principales componentes de este tipo de baterías provienen de la chatarra. Ese era el objetivo de la investigación, el reciclaje.

El prototipo de esta batería de alto rendimiento, se probo durante 5.000 ciclos de carga/descarga consecutivos. Pero aún se tiene que probar esta batería en funcionamiento real.

Batería de sodio-manganeso

Este tipo de baterías se esta desarrollando ahora. A partir de un concepto teórico del año 1928. Y se basa en una estructura del Manganeso con un electrón menos. Y que se conoce como estado “1-plus” o “monovalente”.

En las pruebas que se realizaron, la batería pudo entregar el 90% de su energía total en una descarga de cinco minutos y retener el 95% de su capacidad inicial después de 1.000 ciclos. Según el Colin Wessells, CEO de Natron Energy, el coste total de la batería es competitivo con las baterías de plomo-ácido, con una huella ambiental muy reducida.

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¿Y si ya tengo una instalación fotovoltaica, puede añadirle baterías?

Una instalación fotovoltaica puede perfectamente trabajar sin estar acompañadas de baterías. Pero estas instalaciones no aprovechan la energía generado durante el día para abastecer la vivienda de noche. Y tendremos que consumir energía de la red. Si nuestro objetivo es ser “autosuficientes” el segundo paso es añadir baterías a nuestra instalación.

Si eso era lo que te preguntabas, la respuesta es, “SI”. Perfectamente puedes tener una instalación fotovoltaica en funcionamiento y después añadirle las baterías para poder usar tu propia electricidad, y con el tiempo ser completamente autónomo.

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Beneficios de tener baterías solares de alto rendimiento

Beneficio ¿Por qué?
Gran almacenaje ✓ capacidad útil en 10 horas de 5.000 Wh
Larga vida útil ✓ número de ciclos: 7.000, que equivale a más de 19 años de cargas/descargas diarias
Garantía de funcionamiento ✓ 10 años o más, nos aseguran una gran fiabilidad
Tiempo de carga ✓ es la más rápida en cargarse, permite aprovechar los momentos de sol para cargarse rápida y completamente
Capacidad de descarga ✓ permiten realizar descargas totales sin afectar a la vida útil
Peso ✓ son relativamente livianas, por lo que se pueden instalar fácilmente
Tamaño ✓ son relativamente pequeñas, por lo que no necesitamos de grandes espacios, ni sitios especialmente ventilados
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Este artículo ha sido escrito por: Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es