Cómo calcular un banco de baterías
Para dimensionar adecuadamente un banco de baterías, es fundamental establecer ciertos criterios de diseño. A continuación, explicamos los aspectos clave que debes considerar.
Para dimensionar adecuadamente un banco de baterías, es fundamental establecer ciertos criterios de diseño. A continuación, explicamos los aspectos clave que debes considerar.
1. Selección del voltaje del banco de baterías
El voltaje del banco de baterías varía según la aplicación y la potencia requerida:
12V: Usado en sistemas pequeños como autocaravanas, embarcaciones y proyectos con potencias menores a 1,000W.
24V: Común en proyectos residenciales pequeños, como cabañas, y suele combinarse con inversores de hasta 2,000W.
48V: Actualmente el más utilizado por su eficiencia y flexibilidad. Se emplea en residencias medianas y proyectos industriales con potencias desde 2,000W hasta más de 30,000W.
2. Conceptos básicos para definir el banco de baterías
Antes de calcular el banco de baterías, es importante conocer los siguientes términos:
Capacidad de la batería (Ah): Es similar al volumen de un tanque de agua. Indica cuánta energía puede almacenar una batería.
Voltaje (V): Se asemeja a la presión del agua en una tubería. Los sistemas domésticos suelen operar a 12V, 24V o 48V.
Energía (Wh): Representa el consumo eléctrico total. Se calcula multiplicando la potencia del aparato (W) por el tiempo de uso (h).
Profundidad de descarga (DoD): Indica cuánta energía puede extraerse de la batería sin reducir significativamente su vida útil. Generalmente, se recomienda un 90% (0.9) en baterías de litio.
Eficiencia (η): Ninguna batería es 100% eficiente. En el caso de las baterías de litio, la eficiencia ronda el 90% (0.9).
3. Cálculo del consumo del proyecto y baterías
Para determinar el banco de baterías necesario, primero se debe elaborar un cuadro de carga. Este cuadro permite calcular el tamaño del banco de baterías, los inversores y los paneles solares.
Ejemplo de cuadro de cargas:
| Aparato Eléctrico | Cantidad | Potencia (Watts) | Potencia Total | Horas de Uso Diario (Promedio) | Consumo Diario (Wh) |
|---|---|---|---|---|---|
| Televisor (TV) | 1 | 100 W | 100 W | 4 h | 400 Wh |
| Foco LED | 6 | 10 W | 60 W | 5 h | 300 Wh |
| Refrigerador | 1 | 150 W | 150 W | 24 h (funcionamiento intermitente) | 900Wh |
| Bomba de Agua (½ HP) | 1 | 375 W | 375 W | 1 h | 375 Wh |
| Licuadora | 1 | 350 W | 350 W | 0.16 h (10 minutos) | 58 Wh |
| 1,035 W | 2,033 Wh |
Dado que el consumo diario es cercano a 2,033 Wh y la potencia está dentro del rango de 1,000W, podemos optar por un banco de baterías de 12V.
La baterías de litio de 12V las encontramos en las siguientes capacidades:
| Batería | Capacidad Ah | Capacidad Nominal Wh | Capacidad utilizable Wh |
|---|---|---|---|
| 12 V | 100 Ah | 1200 Wh | 1,080 Wh |
| 12 V | 200 Ah | 2,400 Wh | 2,160 Wh |
En sistemas Victron, pueden conectarse hasta 20 baterías en paralelo, mientras que en otras marcas el límite suele ser 4 baterías.
| Banco de baterías = | Consumo en Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | Voltaje de baterías × 𝜂 (batería) |
| Banco de baterías = | 2,033 Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | 12 V × 0.9 |
Banco de baterías = 188.2 Ah
Con el valor del banco de baterías determinamos el número de baterías:
| Número de baterías = | 188.2 Ah |
|---|---|
| Número de baterías = | |
| Número de baterías = | 100 Ah |
Número de baterías = 1.8 ≈ 2 piezas
Por lo tanto, podemos optar por dos baterías de 100Ah o una sola de 200Ah para cubrir la demanda de energía del proyecto.
Cálculo con un banco a 24V
Si el mismo proyecto lo quiero implementar para un sistema a 24V ¿será conveniente? La respuesta es sí, entre mas se incremente el voltaje de nuestro banco de baterías menor será la corriente que entregue la batería y se traduce a un menor desgaste de batería.
Toman el consumo de 2,033 Wh, para un sistema de 24V tendremos:
| Banco de baterías = | Consumo en Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | Voltaje de baterías × 𝜂 (batería) |
| Banco de baterías = | 2,033 Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | 24 V × 0.9 |
Banco de baterías = 94.12 Ah
Con el valor del banco de baterías determinamos el número de baterías:
| Número de baterías = | 94.12 Ah |
|---|---|
| Número de baterías = | |
| Número de baterías = | 100 Ah |
Número de baterías = 0.9 ≈ 1pieza
Para este nuevo sistema a 24V, necesitamos 1 batería de 24V-100Ah o 2 baterías de 12V-100Ah conectadas en serie.
Cálculo con un banco a 48V
Para un sistema de 48V tendremos:
| Banco de baterías = | Consumo en Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | Voltaje de baterías × 𝜂 (batería) |
| Banco de baterías = | 2,033 Wh |
|---|---|
| Banco de baterías = | |
| Banco de baterías = | 48 V × 0.9 |
Banco de baterías = 47.06 Ah
Con el valor del banco de baterías determinamos el número de baterías:
| Número de baterías = | 47.06 Ah |
|---|---|
| Número de baterías = | |
| Número de baterías = | 100 Ah |
Número de baterías = 0.47 ≈ 1pieza
Para este sistema es complicado encontrar baterías de 50Ah, si mantemos las baterías de 100Ah se traduce en tener más capacidad de almacenamiento, lo que indicaría que nuestras cargas podría incluso trabajar por 2 días.
