Cómo construir un banco de baterías para el hogar

Un banco de baterías le ayudará a obtener la energía que necesita cuando la red se cae o durante condiciones climáticas difíciles. Los bancos de baterías también son excelentes para almacenar energía solar para que pueda usarse por la noche, en días nublados o durante las vacaciones en su cabina fuera de la red.

Un banco de baterías debe garantizar que sus cargas críticas continúen funcionando durante al menos uno o dos días antes de que vuelva la energía o la luz del día cuando pueda recargarse con energía solar. Comprar un banco de baterías prefabricado es la forma más rápida y sencilla, pero los paquetes prefabricados pueden ser costosos.

Le mostramos los tipos de bancos que puede crear, los requisitos y el proceso para construir su propio banco de baterías en casa.

Construir un banco de baterías

Un banco de baterías hecho de baterías idénticas cableadas en serie y amplificadores administrados por interruptores de conexión de batería que optimizarán la capacidad disponible entre todas las cargas conectadas. Estas cargas no deben ser superiores al 80% de los amperios disponibles en el banco.

Los tipos de baterías

Las baterías de plomo ácido encendidas son los tipos más comunes de baterías utilizadas en los bancos de baterías, ya que tienen costos iniciales más bajos y están fácilmente disponibles. Son tres tipos que puedes encontrar en el mercado; las baterías poco profundas o de arranque, las baterías de ciclo profundo o el tipo híbrido marino.

Las baterías de ciclo superficial no están pensadas para bancos de baterías, sino solo como baterías de arranque que dan el impulso inicial para arrancar un motor. Las baterías de ciclo profundo están diseñadas para descargarse repetidamente hasta un 80 por ciento de su capacidad, por lo que son una buena opción para sistemas de alimentación. Sin embargo, las baterías de plomo ácido solo deben descargarse hasta el 50% de su capacidad..

Las baterías de litio son ideales para aplicaciones solares, especialmente si busca un sistema de bajo mantenimiento. Se utilizan principalmente en peso ligero y tienen un rendimiento de alta eficiencia. La principal ventaja que tienen otras baterías de plomo ácido es que pueden descargarse hasta un 90% antes de que caiga la tensión (pero se recomienda subir hasta un 80%).

Así que técnicamente una batería de litio de 100 ah puede ser un ciclo de hasta 80 ah, mientras que una batería de plomo de 200 ah solo puede llegar a 100 ah. Las baterías de litio y, específicamente, las baterías LIFEPO4 se pueden reciclar hasta 2500 veces en comparación con las 500 veces de las baterías de plomo ácido. Por lo tanto, en términos de costos, mientras que las baterías de plomo ácido son más baratas, las baterías de litio por adelantado darán una buena relación calidad-precio a largo plazo.

Componentes

Convertidores de CC a CC

El banco de baterías más simple es una o más baterías de ciclo profundo conectadas en paralelo. Esto se puede lograr mediante el uso de un convertidor de CC a CC para crear el voltaje adecuado para las baterías.

Aisladores

Los aisladores se aseguran de que las conexiones entre celdas no provoquen cortocircuitos al evitar el contacto entre sí. El mejor aislamiento utilizado para la parte superior e inferior de pilas de celdas es el aislamiento de varilla de fibra de vidrio dura sin barniz, ya que no deja suciedad pegajosa en los bordes de las celdas cuando se quita una sábana para envolver las baterías apiladoras muertas.

Un Controlador/Regulador de carga

Un controlador de carga regula el voltaje y la corriente del panel solar y protege la batería de la sobrecarga. Los controladores generalmente tienen tres etapas de carga; volumen, absorción y flotación.

A granel es donde se utiliza la mayor parte de la corriente del panel solar para cargar la batería. A continuación, entra en la etapa de absorción, donde ralentiza los amperios que entran en la batería una vez que se alcanza un cierto voltaje. En la etapa de flotación, la batería está completamente cargada y se acaba de recargar para permanecer llena.

Son dos tipos que puedes encontrar en el mercado de controladores PWM y MPPT.

Sensor de temperatura

Un sensor de temperatura está conectado a la batería para controlar la temperatura de las baterías. Las baterías de plomo ácido generalmente se calientan cuando se está bombeando energía y un sensor de temperatura permite que el controlador tome nota de esto y ajuste la corriente que va a las baterías para evitar el sobrecalentamiento. El sobrecalentamiento puede dañar las baterías y provocar el peligro de gas de las baterías de plomo ácido.

Las baterías de litio tampoco se pueden descargar a bajas temperaturas y tendrá que desconectarlas en caso de que las temperaturas caigan por debajo de los 5 grados.

Sistema de gestión de la batería

Un sistema de gestión de la batería o BMS protege la batería de la sobrecarga, la carga insuficiente y la descarga demasiado rápida. La mayoría de las baterías de litio vienen con un BMS incorporado, pero si está ensamblando celdas de batería de litio, asegúrese de tener una en su sistema. También debe asegurarse de que todos los terminales de la batería estén conectados al BMS.

Monitor de batería

Un monitor de batería es un dispositivo que muestra información sobre la batería, incluidos el voltaje, la corriente y la temperatura. Le avisará si la batería está completamente cargada, el consumo de las cargas de la batería y si las baterías se están calentando.

Los monitores de batería modernos incluso pueden transmitir información a través de Bluetooth e Internet, lo que le permite monitorear el rendimiento de sus baterías de forma remota.

Derivación de batería

Una derivación de batería es un dispositivo que crea una ruta de baja resistencia para una corriente eléctrica. Esto es útil cuando tiene demasiados cables en un circuito y tiene una ruta preferida para la corriente, especialmente a través de un monitor de batería. Se debe conectar una derivación de batería en el lado negativo del circuito. La mayoría de los monitores de batería vienen con una derivación de batería incorporada.

Fusible

Debe asegurarse de instalar un fusible entre los paneles solares y la carga y el controlador y la batería y el controlador de carga. Esto es en caso de que haya picos en el sistema, la batería está protegida.

Cableado

Asegúrese de utilizar el calibre correcto de cableado en su sistema. El uso de cables grandes reduce la resistencia y garantiza que la carga fluya de manera uniforme. Los cables de bajo tamaño pueden representar un gran riesgo para su sistema. Esto conduce a una caída de voltaje en los cables que conduce a la pérdida de energía y los cables pueden calentarse creando un peligro de incendio.

Cableado en serie

En una conexión en serie, los cables conectan el terminal negativo de la primera batería al terminal positivo de la siguiente batería. La conexión de baterías en serie agrega el voltaje de las dos baterías, pero mantiene la misma clasificación de amperaje. Por ejemplo, estas dos baterías de 6 voltios con clasificación de 10 amperios unidas en serie ahora producen una combinación de 12 voltios, pero todavía tienen una capacidad total de 10 amperios.

Al conectar baterías en serie: Nunca cruce los terminales abierto positivo y abierto negativo. ¡Esto causará un cortocircuito que puede ser inseguro para su electrónica y para usted mismo!

También asegúrese de que las baterías que está conectando en serie estén clasificadas con niveles de voltaje compatibles antes de conectarlas, ya que es posible que no se carguen correctamente si una batería tiene más capacidad que otra. Esto también puede provocar problemas de carga y acortar la vida útil de la batería. .

Cableado paralelo

En una conexión paralela, los cables se utilizan para conectar el positivo a los terminales positivos, y otro cable conecta el negativo a los terminales negativos. Una conexión en paralelo aumentará la potencia del amplificador, pero el voltaje permanece igual.

Si tiene dos baterías de 12 voltios con una capacidad nominal de 350 amperios / hora, por ejemplo, al conectar el terminal positivo de una batería al terminal positivo de la otra, y lo mismo con el terminal negativo, entonces tiene cableado paralelo de las dos juntas. En este caso, ahora tiene una batería de 12 voltios y los 350 amperios nominales aumentan a 700 amperios horas.

Una conexión paralela le permitirá conectar una carga a cualquiera de las baterías en el circuito, y drenará todas las baterías por igual. Sin embargo, el mejor método para garantizar que las baterías estén ecualizadas es conectarse al positivo en un extremo del paquete de baterías y al negativo en el otro extremo del paquete.

Tipos de sistemas de banco de baterías

Sistema desconectado de la red

Este sistema es completamente independiente de las líneas de servicios públicos convencionales. Toda la energía eléctrica utilizada pasará por el generador o su batería. Si bien este sistema puede ser más caro y requiere cierto mantenimiento, a veces puede ser necesario. Esto es especialmente cierto en áreas muy rurales que aún no cuentan con líneas eléctricas estándar.

Sistema de respaldo

Un sistema de energía de respaldo está diseñado para entrar en acción cuando se producen cortes de energía. Esto evitará interrupciones, ya que continuará suministrando electricidad a su hogar u oficina. En este sistema, la batería se puede recargar usando electricidad de la red, un generador o usando energía de paneles solares.

Cargar su banco de baterías

Por lo general, es preferible cargar su banco de baterías de forma automática «inteligente» con paneles solares que también cargan el inversor principal de su casa y suministran energía a la red, así como a los bancos de baterías para que pueda adaptar la cantidad de electricidad que está produciendo.

Si no tiene energía solar, un generador puede funcionar si hay suficiente combustible. Los reguladores de voltaje son muy recomendables si se usan fuentes no solares para cargar y harán que la alimentación sea mucho más fácil cuando se necesite en emergencias. Un sistema offgrid (que no utiliza líneas de servicios públicos) puede utilizar baterías de mayor capacidad para almacenar energía de una turbina eólica u otra planta renovable.