Baterías de plomo para autoconsumo

¿Qué es una batería de plomo y cómo funciona? ¿La podemos utilizar en nuestra instalación fotovoltaica? En muchas instalaciones de autoconsumo fotovoltaico necesitamos instalar baterías. De esta forma, tenemos electricidad almacenada para los consumos nocturnos o días de lluvia. Pero, ¿cuál es la mejor batería? ¿Baterías de plomo o mejor las de Litio? En este artículo te lo explicamos todo, sus ventajas e inconvenientes y comparamos los distintos tipos de baterías. ¡Esto es interesante! ¡Sigue leyendo!
Artículo escrito por:
Marcos Carbonell para www.HogarSense.es
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¿Qué es una batería de plomo?

Las baterías de plomo son elementos acumuladores de energía eléctrica. En las instalaciones de autoconsumo fotovoltaico se utilizan para almacenar la energía solar en forma de electricidad que se genera durante el día. De manera que, se pueda usar por la noche o en días de lluvia. Así podemos disponer de energía en momentos en los que nos es posible generarla.

La estructura de la batería solar de plomo está constituida por un recipiente separado en compartimentos o celdas, donde se alojan los electrodos, que en este caso son placas de plomo. Estas se disponen de forma paralela entre ellas para evitar su contacto y alternadamente en cuanto a su polaridad. Es decir, se colocan las de carga negativa y entre ellas se instalan las de carga positiva. Y se añade una placa de carga negativa al otro extremo, de modo que siempre haya una placa negativa en el exterior.

Cada par de electrodos, positivo y negativo, se encapsulan en compartimentos diferentes, a los que llamamos celdas. Como electrolito, o elemento que facilita el movimiento de los electrones, se utiliza una solución de ácido sulfúrico con agua destilada. Las baterías de plomo, conocidas como plomo-ácido o de plomo abierto, se componen de seis celdas o compartimentos. Los cuales se conectan en serie, de forma que se suman las tensiones que genera cada celda.

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Las placas o electrodos positivos de las baterías de plomo están fabricadas con una placa de plomo, que se recubren con óxido de plomo o PbO2. En cambio, las placas o electrodos negativos se recubren con plomo esponjoso. Las baterías para placas solares de plomo, bien en su variante de ciclo profundo o las baterías de plomo para energía solar, constan de los dos electrodos mencionados, uno positivo y otro negativo, formados por placas de plomo. Cuando los conectamos cerramos el circuito por el cual circula la corriente eléctrica.

También encontramos baterías de plomo que son cerradas o selladas. Es normal que estas se describan como baterías "VRLA", es decir "Valve Regulated Lead Acid", que traducido significa “ácido de plomo regulado por válvulas”. Esto, hace referencia al modo en que se fabrican estas baterías para energía solar, es decir. Que están equipadas con una válvula que de forma automática renueva la producción de energía. Gracias a esta tecnología no es necesario llenar periódicamente la batería con ácido. Por eso, se las llama baterías sin mantenimiento.

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¿Cómo funciona una batería de plomo?

El funcionamiento de las baterías de plomo se basa en la pila electroquímica. Los dos electrodos, el positivo y el negativo, se conectan para formar un circuito cerrado, generando una corriente eléctrica. Es decir, los electrones empiezan a circular desde un electrodo a otro, generando la corriente eléctrica.

En el proceso de carga de la batería solar, se restablecen las propiedades de los dos electrodos, el positivo y el negativo. De forma que se genera en las placas positivas un óxido de plomo, y en las negativas, plomo metal. Como si los devolviéramos a su estado original, con lo que recuperan su carga eléctrica normal. Cuando cerramos el circuito, es decir, aprovechamos la electricidad que las baterías de plomo tienen almacenada, se empieza el proceso de descargar.

Durante el proceso de descarga de las baterías de plomo ácido, se invierte el proceso. De forma que el óxido de plomo y el plomo metal se vuelven a modificar químicamente, generándose el sulfato de plomo. El movimiento de electrones que se produce en el proceso químico se aprovecha en forma de corriente eléctrica para hacer funcionar los electrodomésticos de nuestra vivienda.

Este proceso de descarga y carga no podemos realizarlo infinitas veces. Cada ver que cargamos y descargamos una batería solar, se degradan un poco, es decir, envejecen. Y por ello los electrodos no vuelven completamente a su estado inicial, ya que van deteriorándose. Es por ello que cuando llevan una cantidad de cargas y descargas, la batería se agota. Lo que quiere decir es que los electrodos de las baterías de plomo ácido ya no recuperan su composición química original. Quedándose como óxido de plomo, los positivos, y como plomo metal los negativos.

Las celdas de las baterías de plomo ácido dan la posibilidad de conectarlas en serie o en paralelo. En la configuración en serie alternamos positivo y negativo. Así sumamos las tensiones de cada una de las celdas de la batería solar, para obtener las tensiones estándar de 6V, 12V, 24V, etc. En cambio, si conectamos las celdas en paralelo, positivos todos juntos, y negativos al lado de negativos, conseguiremos aumentar la intensidad de salida de la batería solar. No obstante, mantenemos el voltaje básico de una celda.

¿Qué es una batería de plomo AGM?

Las baterías solares AMG son aquellas que están equipadas con la tecnología que les da nombre, del inglés “Absorbed Glass Mat”. Esta tecnología consiste en utilizar almohadillas de fibra de vidrio en el interior de la batería de plomo ácido, situadas entre los electrodos. Estas bolsas de fibra de vidrio se encargan de almacenar el ácido.

El uso de la tecnología AGM en las baterías de plomo permite tener acumuladores eléctricos para energía solar perfectamente sellados. Así se evitan filtraciones o fugas de ácido. Esto asegura una mayor seguridad, ya que en caso ser golpeada o de caída de una batería solar, no se producen derrames de ácido. Además, al estar el ácido almacenado en las bolsas de fibra de vidrio permanece constante, y por lo tanto no necesitamos hacer ningún mantenimiento a la batería.


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Baterías de plomo en una instalación fotovoltaica

Las baterías de plomo ácido facilitan la acumulación de energía eléctrica generada por las placas solares durante las horas de sol. De esta forma, nos ayudan a optimizar mejor nuestro consumo eléctrico y hasta cierto punto mejorar la eficiencia energética del conjunto de la instalación. Usando energía solar con una batería solar disponemos de un sistema acumulador con muchos ciclos de carga y descarga, que nos ayuda a dosificar la energía que obtenemos gracias a la radiación solar.

Para determinar la eficiencia energética de una instalación fotovoltaica, deberemos solicitar a un instalador especializado que nos realice un estudio, ya que cada caso es completamente diferente. Aunque tengamos dos viviendas iguales, con los mismos electrodomésticos, los hábitos de cada familia harán que el consumo sea diferente, tanto en cantidad como en las horas de consumo.

En cada caso una empresa especializada nos asesorará y analizará el consumo eléctrico. En qué horas se produce el mayor consumo eléctrico y qué potencia necesitamos. Así decidir sobre la conveniencia o no de baterías de plomo ácido, y la mejora en eficiencia energética que estas aportarían a la instalación.

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Ventajas y desventajas de las baterías de plomo

Las baterías de plomo utilizan una tecnología ya muy conocida y que ofrecen unos resultados sobradamente probados. Debido a su largo recorrido desde su invención, el precio de la batería solar de plomo es mucho más bajo que otros tipos, como las baterías de litio. No obstante, su vida útil es más corta, por lo que en usos exigentes es necesario renovar la batería fotovoltaica con más frecuencia que con otra tecnología. Lo que implica un coste adicional, y al comparar los precios de las baterías y las veces que tenemos que sustituirlas, ya no resultan tan económicas.

Debido al uso de ácido sulfúrico y agua, es necesario una correcta manipulación en la instalación y el mantenimiento de las baterías de plomo ácido. Ya que un mal mantenimiento o manipulación de las mismas puede ocasionar riesgos de quemaduras o posibles incendios. Por lo que se deben instalar en una habitación suficientemente ventilada.

En cuanto a la tasa de descarga de las baterías de plomo es mucho mayor comparándola con las baterías de litio. ¿Qué significa la tasa de descarga? Con ello, se expresa la perdida de energía eléctrica sin ser usada. Es decir, que una vez cargadas las baterías de plomo van perdiendo su carga eléctrica aún sin usarlas.

Dando cifras, tenemos que en las baterías de plomo ácido se produce una tasa de descarga media entre un 6 y un 10% del total de su carga en un mes entero sin uso. Este porcentaje se reduce a un 1% en las baterías de litio en el mismo periodo de tiempo. Quizás es un punto que no nos preocupe en una instalación fotovoltaica de nuestra vivienda habitual, ya que será difícil que estemos sin usar electricidad más de 2 noches. Por lo que la carga que se realiza por el día, la consumiremos antes que pasen 24 horas.

Ventajas e inconvenientes de las baterías de plomo

Ventajas Inconvenientes
✓ Tecnología probada y consolidada ❌ Alto peso
✓ Fácil reciclaje ❌ Desprenden vapores tóxicos
✓ Fabricación relativamente sencilla ❌ Posibilidad de producir derrames de ácido
✓ Precio relativamente económico ❌ Largo tiempo de carga
- ❌ Profundidad de descarga limitada
- ❌ Vida útil relativamente corta


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¿Baterías de litio o baterías de plomo?

Las baterías de litio son relativamente nuevas, comparándolas con las baterías de plomo ácido. Y más teniendo en cuenta su aplicación a la energía solar fotovoltaica. Gracias a algunas empresas que han publicitado sus productos, como Tesla, se ha favorecido o potenciado las instalaciones de autoconsumo fotovoltaico. No obstante, hay muchos fabricantes y modelos de baterías de litio.

Sin embargo, a pesar de las grandes ventajas que tiene la batería de litio comparándola con las tradicionales baterías de plomo ácido, son aún pocas las instalaciones de autoconsumo en España que se cuentan con la tecnología del litio.

① Aspectos técnicos de la batería solar

Comparación de aspectos técnicos de las baterías

Baterías de plomo ácido Baterías de litio
✓ Eficiencia de carga 95 – 97 % 80 – 85 %
✓ Autodescarga 1% mensual 5 – 10 % mensual
✓ Profundidad de descarga 90 % 60 %
✓ Garantía 10 años 2 años
✓ Mantenimiento Básica anual » Limpieza de bornes, mensual
» Control de carga, mensual
» Carga de mantenimiento, mensual
» Relleno de agua destilada, trimestral
✓ Posibilidad de ampliación Son fácilmente ampliables y escalables, en cualquier momento de su vida útil No conviene mezclar baterías de plomo viejas con nuevas

② Precio de baterías de plomo

Al comparar el precio de las baterías de litio con el precio de las baterías de plomo, claramente las de litio son mucho más caras. No obstante, debemos hacer un cálculo sencillo para darnos cuenta de que el precio total no va a ser tan diferente. Es decir, ya que la vida útil de una batería fotovoltaica es sensiblemente inferior a la de las baterías de litio, las tendremos que cambiar más veces.

Ya que los ciclos de carga-descarga de las baterías solares de plomo están sobre los 2.500 y los ciclos de las de litio llega a los 7.500, fácilmente, tenemos que, por cada batería de litio, necesitaremos 3 o más baterías de plomo ácido. Por lo que si queremos compararlas debemos multiplicar el precio de una batería solar de plomo por tres.

Además, hay otro aspecto que debemos considerar, ya que hay muchas baterías de litio que no solo cumplen la función de acumular electricidad, es decir son baterías inteligentes. ¿Qué significa que una batería es inteligente? Sencillamente, que incorpora además del acumulador de energía otros elementos que ayudan a su gestión u optimización de la energía. Elementos como un regulador de carga, o como sistemas de seguimiento y control.

Con estos componentes adicionales la batería de litio inteligente analiza el consumo que se produce en cada momento, la electricidad que están generando las placas solares, e incluso el precio de la electricidad. Con todos esos datos la batería inteligente decide si es mejor cargarse o no, y esperar otro momento para ir recargándose. No obstante, un instalador con experiencia en fotovoltaica nos podrá explicar como funciona un modelo en concreto y asesorar que tipo de batería nos conviene más para nuestra instalación fotovoltaica.

Precio de baterías de plomo, AGM, GEL, etc.

Tipo Modelo Precio*
Batería AGM Batería AGM TROJAN 12V 84Ah 24-AGM 330 €
Batería GEL Batería de GEL 12V 250Ah Tensite 370 €
Batería AGM Batería 12V AGM 250Ah Kaise KBFS250 400 €
Batería GEL Batería GEL 12V 165Ah Victron Energy 450 €
Batería GEL Batería GEL MK 8G5SHP 125Ah 12V 500 €
Batería AGM Batería Yuasa SWL4250 12V 147Ah 550 €
Batería estacionaria Batería UPower 12V 550Ah UP-GC16-6RE 690 €
Batería GEL Batería GEL MK 8G4D 183Ah 12V 770 €
Batería estacionaria Batería Estacionaria 600Ah 12V Ultracell UZS600 805 €
Batería AGM Batería AGM TROJAN 12V 254Ah 8D-AGM 850 €
Batería estacionaria Acumulador Estacionario BAE 2V 2210Ah 860 €
Batería estacionaria Batería Solar TAB 12V 575Ah 5 TOPzS 442 1.050 €
Batería estacionaria Batería Estacionaria Hoppecke 12V 363Ah 5 OPzS 250 1.050 €
Batería GEL Batería TROJAN 8D-GEL 225Ah 12V 1.100 €

③ Impacto en el medio ambiente de la batería solar

Cuando apostamos por el autoconsumo fotovoltaico con compensación, uno de los motivos es el uso de energías renovables, aparte del ahorro económico en la factura de la luz. Por desgracia ninguna batería solar que existe actualmente en el mercado es totalmente “verde”. Es decir, ninguna batería es totalmente “inofensiva” con el medio ambiente.

No obstante, las baterías de litio tienen una ventaja en este sentido, ya que es mucho más eficiente y, por lo tanto, ahorra en el consumo energético. El grado de eficiencia energética de las baterías de litio frente a las baterías de plomo es alrededor de un 12 al 15% superior, en cada ciclo de carga-descarga. Esto hace que su huella de carbono sea sensiblemente inferior a las baterías de plomo ácido.

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