La utilización de bancos de baterías en instalaciones de energías renovables suele ser muy frecuente en aquellos casos donde el usuario final requiere un nivel de autonomía energética tal, que pueda satisfacer su consumo eléctrico aún en situaciones donde no se disponga de una fuente de energía de red, o en horarios nocturnos.

La demanda de este formato de instalaciones crece año tras año gracias al uso intensivo de trabajo, capital y tecnología por parte de los principales fabricantes del mundo, la incorporación de nuevas empresas en el sector y las políticas de incentivo.

De todas maneras, aunque el crecimiento es una buena señal, trae consigo acarreados errores habituales y recurrentes en las instalaciones que no resultan óptimos e implican inconvenientes a futuro. Así, es que se abre lugar a optimizar el uso y rendimientos de las baterías por medio de buenas prácticas.

En exclusiva para Energía Estratégica, Juan Cruz Junghanss, gerente comercial de Electrosistemas, explicó cómo optimizar el rendimiento del banco de baterías para que la amortización sea la mejor posible para las condiciones de la instalación.

¿Qué errores se comenten habitualmente en una conexión?

En primer lugar, una conexión en paralelo es algo que sigue aun observándose, a pesar de las contraindicaciones. Hay que saber que cuando se conectan baterías en paralelo, los voltajes de las baterías no son los mismos, por lo que:

  • Evitar toda conexión en paralelo de tres o más baterías
  • No utilizar baterías en paralelo de distintas marcas
  • No conectar baterías en paralelo de distintas tecnologías y capacidades

¿Qué cuidados o características de un banco de baterías amplían su durabilidad?

Actualmente, gracias al avance tecnológico, los reguladores de carga e inversores, poseen funcionalidades muy específicas que cumplen con las condiciones que se necesitan para optimizar el rendimiento y durabilidad de las baterías. Por este motivo, aunque parezca obvio, es necesario destacar que la elección de un regulador de carga o del inversor cargador, para la instalación off-grid o híbrida, es uno de los puntos más importantes y que debería realizarse adecuadamente. Si bien resulta atractivo ponderar un costo menor en la instalación, ahorrando en características y prestaciones de equipos, no hay que olvidarse que se puede atentar contra la durabilidad del banco de baterías y a la larga, generar un gasto mayor.

Es intuitivamente lógico pensar que, a mayor calidad en los equipamientos, habrá mayor durabilidad del sistema, pero no se le suele brindar la importancia adecuada a esta correlación y más aún, en las instalaciones de pequeña/mediana escala en los mercados emergentes de Latinoamérica. Los motivos son entendibles, pero se puede sortear este tipo de disyuntivas cuando se ahorra en otros aspectos de la instalación, como, por ejemplo, acortando la distancia del cable entre inversor y baterías, con la consiguiente reducción de sección.

Dicho esto, si enumeramos también los puntos anteriormente mencionados en los errores que se deben evitar, en términos generales, resultan ser los aspectos más elementales para mejorar la vida útil de un banco de baterías.

¿Qué precauciones deben tenerse para la instalación de estos equipos en distintos tipos de ambientes?

Ahora bien, no todas las instalaciones son estándares y pueden presentar requerimientos que resultan adversos a la hora de considerarse. Principalmente cuando se trata de cuestiones climáticas o ambientales, como una extrema amplitud térmica, condensación de humedad u otros ejemplos, es que entran en juego diversos factores imposibles de ignorar, a la hora del diseño del banco de baterías.

Suele ser común que se presenten oportunidades en las que debe llevarse a cabo una instalación de baterías en locaciones con temperaturas muy bajas o, por el contrario, en lugares donde se alcanzan los 50ºC.

A primera vista, esto presenta una particularidad que, de no ser tratada adecuadamente, puede culminar con un rendimiento limitado en las baterías.
Como es de saberse, la temperatura tiene efectos adversos en la capacidad. Por ejemplo, si se mantiene entre 10 y 20º la esperanza de vida de la batería es aproximadamente el doble que si trabaja entre 25 y 35º.

Nuestro objetivo es minimizar lo más posible dichos efectos, dada una restricción presupuestaria. Aunque existen baterías diseñadas especialmente para instalaciones de este tipo, no suelen ser la propuesta más accesible, sea por términos monetarios o bien, porque falta de stock en dicho país.

Para esto, en Electrosistemas, acompañamos a nuestros clientes en el diseño del banco de baterías, recomendando la implementación de gabinetes estancos especiales. Si bien se emplean con frecuencia, no siempre se usan aquellos con una clasificación correcta contra protección de temperatura, o tampoco se los complementa con accesorios (de bajo costo) específicos para esto. Las unidades de ventilación y/o resistencias para generar calor son un complemento ideal contra los efectos de la temperatura, ya que de manera automática acondicionarán la temperatura del recinto de instalación.

¿Qué tipos de baterías consideran adecuadas para instalaciones off grid?

En la familia de las baterías de plomo, GEL es la tecnología de baterías que mayor vida útil otorga, ya que soporta un mayor número de cargas y descargas, llegando los mejores modelos a los 1200 ciclos con descargas del 60% de profundidad.

En las diversas líneas que ofrece la marca Ultracell, por ejemplo, gel con ciclo profundo (línea UCG) es la que se fabrica especialmente para aplicaciones de energías renovables, ya que poseen un tiempo de descarga más largo en comparación con otras baterías. Además, su diseño de placa especial aumenta el ciclo de vida de la batería especialmente en temperaturas más cálidas.

Aunque es usual verlo, otro error cometido es utilizar baterías de tecnología AGM (electrolito absorbido) en instalaciones off-grid de uso intensivo. En estos casos se le exige más de lo debido a una batería que no fue diseñada para este uso. Generalmente suelen terminar agotando la durabilidad de la batería en tan solo 18 meses.

¿Hay alguna diferencia en el número de ciclos de descarga, profundidad de descarga y parámetros de operación, para un banco de baterías alimentado por generación solar o eólica?

La diferencia en el dimensionamiento de un banco de baterías para un determinado proyecto, no depende de su fuente de carga, ya sea de red, solar o eólica, sino más bien depende de la relación (rate en inglés) entre poder y consumo. O sea, dicho en otras palabras, entre la potencia de generación diaria, y la carga de consumo conectada. Esto determinará la profundidad de descarga del banco de baterías, en un ciclo que se repite a diario. Por ende, este es el factor más importante a tener en cuenta en el cálculo del proyectista, porque no solo dependerá de si cubre la energía de descarga diaria, sino que definirá la vida útil (medida en ciclos o años) de las respectivas baterías. Es por ello, que Electrosistemas pone a disposición de sus clientes el departamento de ingeniería, para revalidar los cálculos de diseño, y así asegurar un uso correcto de la inversión.

¿Qué grandes diferencias hay entre baterías con o sin mantenimiento?

Otro tema que suele generar dudas en un debate es acerca del uso de baterías con o sin mantenimiento para energías renovables. En rasgos generales, las baterías que dependen de un mantenimiento y se debe verificar visualmente el nivel de electrolitos en cada celda, la vida útil está sujeta a esto, lo que implica que, de no realizarse adecuadamente por el usuario, puede ser contraproducente para la durabilidad del banco de baterías.

La principal diferencia es que la pérdida de electrolito, causada por sobrecargas, exposiciones al calor o por evaporación, en baterías con mantenimiento, ocurre a un ritmo más rápido en comparación con las baterías selladas sin mantenimiento.

El beneficio más significativo del diseño sellado es que no se requiere atención de servicio, aparte de garantizar que la batería se mantenga limpia y completamente cargada. Las baterías sin mantenimiento tienden a perder electrolitos a un ritmo muchísimo más lento que los modelos dependientes, por lo que se puede esperar una mayor duración de la batería.

Algunos modelos y marcas de baterías hoy están llegando hasta los 21 años de durabilidad (como las baterías blue ion) es decir que tecnologías con rendimiento a largo plazo existen, ¿en cuánto más cree que se podrían empezar a implementar esas baterías en proyectos competitivos?

La fabricación de baterías de litio y diseños de alta tecnología son productos de creciente disponibilidad, gracias al crecimiento, inversiones en R&D y uso intensivo de capital en las principales fábricas del mundo. De todas maneras, hasta que el mercado ajuste hacia el largo plazo, con la incorporación de más empresas en la producción de un mismo producto y mejoras en los procesos de producción, los precios pueden disminuir más.

Teniendo en cuenta el impacto global de la pandemia, seguramente hayamos retrocedido algunos años en niveles de crecimiento, algunos mercados y economías más que otras, pero es importante destacar que en una década los costos de los productos ajustan hasta 80-90% de su valor nominal inicial al principio.
Tal vez no disfrutemos de la bonanza que tuvimos entre 2010-2019, pero definitivamente de aquí a 5 años debamos empezar a ver de manera más corriente este tipo de baterías.

Además de los altos costos, ¿qué otras barreras se presentan para integrar estas tecnologías localmente?

Excluyendo del análisis los costos de producción, que resultan exógenos a nosotros, para ver qué otros factores influyen en la implementación de estas tecnologías localmente, podemos hacer énfasis en la historia y comportamiento de los mercados emergentes y de frontera, como los de Latinoamérica. Ese rezago (lag en inglés) que hay en la incorporación de tecnologías, suele fundarse por un lado en el menor poder de consumo, que impide que hoy día un usuario emplee un sistema de última tecnología cuando se ve tentado a sustituirlo por otro mucho más accesible y, por otro lado, en las políticas comerciales y el grado de apertura relativa al mundo que tienen los países. De este último punto nacen las rigideces por impuestos distorsivos a la importación y nacionalización de productos. Está comprobado que, a menor apertura comercial, menor es la incorporación de tecnología en la matriz de un mercado, ya sea vía capital o inclusive capital humano.

La historia nos indica de manera simple que este rezago suele ser desde 5 hasta 10 años, para los países más particulares.

Actualmente, en Argentina se incorporaron las baterías a los productos con Licencia No Automática (LNA), lo que suma más restricciones para la importación. Este y otro tipo de políticas atrasan el crecimiento del mercado, alejándonos de la performance potencial.