PREGUNTAS FRECUENTES

1.- Errores más comunes en instalaciones solares.

Si tu instalación solar ha empezado a funcionar mal, aquí tienes una lista de los errores más comunes que suelen hacer que una instalación solar fotovoltaica tenga problemas.

Es importante mencionar que sea cual sea el problema, el resultado final es el mismo; nos quedamos sin energía en las baterías y se va la luz. Si no somos de los que normalmente hacemos tareas de mantenimiento y revisión a nuestra instalación solar, solamente nos daremos cuenta de que tenemos un problema cuando empezamos a quedarnos sin luz. 

Cuando todo está correcto pero nos quedamos sin luz:

La mayoría de los casos en los que nos quedamos sin energía en las baterías, no hay problema alguno, solamente han cambiado las condiciones que hacían que nuestro sistema solar tuviera un balance positivo.

1.- Un nuevo electrodoméstico que pensábamos que consumía poco.

En verano:

Es muy común añadir un pequeño congelador para almacenar más comida. El hecho de que este congelador sea pequeño nos hace pensar que su consumo será pequeño. Pero puede que sea un congelador antiguo con muy baja eficiencia energética que tenga un consumo pequeño pero durante las 24h del día. Lo que supone un aumento de consumo considerable durante la noche.

La utilización de aire acondicionado durante la noche. Es uno de los peores consumos que podemos aplicarle a una instalación solar ya que el consumo de energía debe venir directamente de las baterías cuando no hay carga solar.

Otros consumo que aparecen normalmente en verano son: ventiladores por la noche, luces de exterior

En definitiva, en verano debemos tener en cuenta que aunque haya más horas de luz solar, todos los consumos que se realicen durante la noche serán directamente de las baterías. Y aunque éstas estén cargadas al 100% hasta las 8h de la tarde, si nuestro consumo nocturno es elevado obligaremos a la batería a descargas profundas incluso pudiendo llegar a quedarnos sin luz.

En invierno:

El uso de la calefacción eléctrica es sin duda el peor consumo para una instalación solar. Cuando menos horas de sol hay y sobretodo durante la noche, el uso de la energía de las baterías para calentar radiadores, calienta camas, estufas eléctricas o bombas de calor vaciarán nuestra batería rápidamente. Sobretodo si utilizamos elementos de elevada potencia como radiadores o estufas eléctricas durante varias horas.

2.- Las baterías se están haciendo viejas y la capacidad es cada vez más pequeña.

Esto realmente no es un problema de la instalación, esto es la vida misma. Conforme las baterías van envejeciendo la capacidad que pueden almacenar va disminuyendo y cuando antes no me quedaba sin luz, ahora haciendo los mismos consumos me quedo varias veces sin luz.

¿Cómo puedo saber si mis baterías se están haciendo viejas?

El síntoma de baterías viejas es que se cargan muy pronto y se descargan muy pronto. Es decir, que no “aguantan” nada de consumo.

Durante las horas de sol, como los paneles solares están produciendo energía, no tenemos problemas de consumo, ya que lo que consumimos proviene directamente de la producción solar. Pero cuando el sol se pone a las pocas horas nos quedamos sin energía en las baterías.

Para que te hagas una idea de lo que deben durar las baterías si están bien diseñadas:

Baterías plomo-ácido de CICLO PROFUNDO AGM: Esperanzas de vida entre 4-6 años. (unos 1600 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30%).

Baterías plomo-ácido de CICLO PROFUNDO GEL: Esperanzas de vida entre 6-8 años. (unos 2400 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30%).

Baterías estacionarias OPzS: Con unos 5000 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30% y unos 3200 ciclos con profundidades del 50%. Esperanzas de vida de 10 – 15 años.

*Si el diseño de baterías no es correcto, y no se ha calculado una autonomía de 3-4 días, la esperanza de vida en todos los casos es la mitad o menos.

Cuando Realmente tenemos algún problema:

El primer punto a tener en cuenta cuando nuestra instalación solar empieza a fallar y pensamos que tenemos algún problema es acotar la búsqueda del problema.

A) Si todo funcionaba correctamente durante varios años y ahora ya no va bien:

1.- Las baterías han llegado al final de su vida.

Este es seguramente el problema. Desconecta las baterías, (OJO: desconecta primero los paneles solares del regulador ya que algunos reguladores pueden dañarse con paneles solares si no está conectada la batería) y mide una a una la tensión de cada elemento, si alguna tensión es muy baja seguramente se ha dañado algún vaso y lo mejor será cambiar todas las baterías.

Si aún persiste el problema verifica si las baterías se cargan con mucha rapidez y se descargan de la misma manera, en este caso, las baterías ya no son capaces de retener carga y están al final de su vida útil.

2.- Muerte prematura de baterías.

Baterías nuevas con viejas. Las viejas hacen de carga de las nuevas y el sistema tiene muy mal rendimiento.

Descargas profundas continuas en las baterías. Mal diseño de baterías para el consumo real.

B) Si mi instalación funcionaba bien durante el verano y en invierno ya no va bien:

1.- Tengo muchos paneles solares pero pocas baterías.

Esto puede ser un fallo de diseño donde se están utilizando baterías muy pequeñas para el consumo realizado. Suele ser un error común de diseño, donde se asegura al cliente que se puede realizar un consumo de Xwh/día teniendo en cuenta que ese consumo será diurno. En verano como tenemos muchos paneles solares no tenemos problemas, pero en invierno cuando hay menos horas de sol y dependemos de la autonomía de las baterías para pasar la noche nos quedamos sin luz.

2.- Sombras en los paneles solares

A veces esto no es un error porque depende del entorno donde están ubicados los paneles solares, pero otras veces no somos conscientes de las sombras y el efecto que producen en los paneles solares.

¿Sabías que una sombra puede reducir a CERO la potencia de un panel solar?

Un panel solar colocado en vertical con una sobra que corta total o parcialmente una fila de células solares NO PRODUCE NADA.

Si una célula solar está sombreada toda la cadena de células en serie queda inhabilitada ya que no tiene paso de corriente. Los diodos de bypass están colocados de forma que independizan cada cadena de células solares. Así si una cadena queda inhabilitada, la corriente de las demás cadenas será capaz de fluir a través del diodos de bypass de esa cadena que no permite el paso de corriente.

Pero cuando la sombra corta una célula solar de cada una de las cadenas del panel solar, todas las cadenas quedan inhabilitadas y el paso de corriente es CERO.

El ángulo de inclinación del sol es cada vez más bajo conforme nos acercamos al invierno. Y puede ser que tengamos sombras cuando antes no las teníamos.

En la imagen vemos paneles solares sin ninguna sombra aparente. Pero los problemas vinieron a partir del mes de octubre cuando el muro empezó a hacer sombra a todas las células solares de la primera final. Desde ese momento la producción solar fue CERO.

C) Si mi instalación nunca ha funcionado bien:

1.- Paneles de 60 células con reguladores PWM para carga de baterías. Placas solares de 24v que no lo son!

2.-  Paneles solares de 12V que no tienen 36 células solares con reguladores PWM no son capaces de cargar baterías de 12V.

3.- Paneles solares de 24V que no tienen 72 células solares con reguladores PWM no son capaces de cargar baterías de 24V.

4.- Reguladores solares MPPT mal diseñados.

5.- Mala configuración de las tensiones de carga de las baterías.

6.- Secciones de cables no adecuadas y con muchas pérdidas y calentamiento de los cables.

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2.- Placas solares de 24V que no lo son!

Existe gran confusión con las placas solares de 24V. Y es que hay infinidad de ofertas por Internet de placas solares de 24v que realmente no lo son. Placas solares de 240w, 250w, 255w, 260w, 270w etc. que realmente tienen 60 células y que se ofertan como placas solares de 24V.

Por qué las placas solares de 60 células no son de 24V. La explicación rápida:

placa solar de 24v y 72 celulas

Las placas solares de 24V tienen 72 células. Las placas solares de 24V están formadas por una matriz de 72 células ( 12 x 6) conectadas en serie para alcanzar una tensión de funcionamiento a máxima potencia de unos Vmp: 37V. Esta tensión es suficiente para realizar cargas de baterías solares al 100% a una tensión de 28,8V en la fase de absorción. Incluso en las peores condiciones para las placas solares donde la temperatura es muy elevada y la tensión de trabajo de las placas solares cae varios voltios.

Las medidas de estas placas solares están entre Longitud: 1500mm y 1990mm; Ancho: 800mm y 990mm; Marco: 35mm y 50mm, y las potencias actuales van desde los 290W hasta los 360W.

Placas solares de 60 celulas

Por el contrario, las placas solares de 60 células están formadas por una matriz de 60 células (10 x 6) conectadas en serie para trabajar a una tensión en su punto de máxima potencia de unos Vmp:30V. Cuando la temperatura exterior es muy elevada, la tensión de salida de estas placas solares puede caer  por debajo de los 28,8V resultando en cargas incompletas de las baterías solares.

Las medidas de estas placas solares están entre Longitud: 1400mm y 1700mm;; Ancho: 900mm y 990mm; Marco: 35mm y 50mm. Y las potencias actuales entre los 240W y los 280W.

Y la consecuencia del error es:

Sulfatación excesiva en las baterías solares y reducción drástica de su vida útil. Utilizar placas solares de 60 células como si fueran de 24V utilizando reguladores solares PWM (los normales y más económicos) resulta en una tensión insuficiente para cargar al 100% las baterías solares.

¿Por qué se ofertan placas solares de 60 células como si fueran placas solares de 24V?

El principal motivo es el desconocimiento. A priori una placa solar de 60 células en condiciones ideales puede cargar perfectamente una batería solar de 24V. El problema viene cuando la temperatura exterior es elevada (en verano) y la tensión de salida de las placas solares se reduce. Por lo tanto, una vez realizada la instalación solar pueden pasar varios años hasta que apreciemos el excesivo deterioro de las baterías solares. Hay que tener en cuenta que una batería de ciclo profundo bien diseñada y con buen mantenimiento nos debería durar entre 6 y 15 años. Si no se realizan las cargas completas habitualmente se podría reducir la vida de las baterías solares a unos 2 años o menos.

Y otro motivo es porque las placas solares de 60 células son más baratas. Las placas solares de 60 células son ampliamente utilizadas en instalaciones solares con conexión a red. Instalaciones que utilizaban configuraciones con tensiones de trabajo de 200V a 600V y con inversores de conexión a la red con seguidores MPPT para controlar el punto óptimo de trabajo de las placas solares. Como resultado se empiezan a fabricar los reguladores solares MPPT para poder cargar baterías solares con estas placas para sistemas desconectados de la red (Off Grid).

Conclusión: las placas solares de 60 células son más baratas que las placas solares de 24v y 72 células, pero en cambio una placa solar de 72 células puede ser utilizada con reguladores solares PWM más baratos que los reguladores solares MPPT. Lo que ahorramos por un lado lo gastamos por el otro. Y en caso de ahorrar por los 2 lados el error sale caro pues en solo meses o pocos años será necesario reemplazar todas las baterías del sistema.

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3.- Baterías de Litio y Sistemas de Gestión de Baterías (BMS)!

Existen muchas preguntas sobre como integrar baterías de litio a los sistema fotovoltaicos. A continuación una breve explicación de las baterías LiFePO4 o LPF y su interacción con sistemas de gestión de baterías (BMS).

Baterías LiFePO4

Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP), son las baterías tradicionales de Ion-Litio más seguras. La tensión nominal de una celda LFP es de 3.2V (plomo-ácido: 2V por celda). Una batería LFP de 12,8V, por lo tanto, consiste de 4 celdas conectadas en serie; una batería de 25,6V consiste de 8 celdas conectadas en serie; y así sucesivamente.

Una batería LFP no requiere estar completamente cargada, su vida útil incluso mejora en caso de que esté parcialmente cargada. Esta se traduce en una ventaja decisiva en comparación con las de ácido-plomo.

Otras ventajas son el amplio rango de temperaturas de trabajo, excelente rendimiento cíclico, baja resistencia interna y alta eficiencia.

La composición química de las LFP las convierte en la elección adecuada para aplicaciones muy exigentes.
La eficiencia de ciclo completo de una batería LFP es del 92%. El proceso de carga de las baterías de plomo-ácido se vuelve particularmente ineficiente cuando se alcanza el estado de carga del 80%, que resulta en eficiencias del 50% o incluso inferiores en sistemas solares en los que se necesitan reservas para varios días (baterías funcionando entre el 70% y el 100% de carga). Por el contrario, una batería LFP seguirá logrando una eficiencia del 90% en condiciones de descarga leve.

Las baterías LFP son más fáciles de cargar que las de plomo-ácido. La tensión de carga puede variar entre 14V y 16V (siempre y cuando ninguna celda está sometida a más de 4,2V), y no precisan estar completamente cargadas. Por lo tanto, se pueden conectar varias baterías en paralelo y no se producirá ningún daño si algunas baterías están más cargadas que otras.

Sistema de Gestión de Baterías (BMS)

El BMS se conecta al banco de baterías y sus funciones esenciales son:

1. Desconectar o apagar la carga cuando la tensión de una celda de la batería cae por debajo de 2,5V. 

2. Detener el proceso de carga cuando la tensión de una celda de la batería sube por encima de 4,2V. 

3. Apagar el sistema cada vez que la temperatura de una celda exceda los 50°C.

Además de equilibrar las celdas, un BMS:

– Evitará la subtensión en las celdas desconectando la carga cuando sea necesario.
– Evitará la sobretensión en las celdas reduciendo la corriente de carga o deteniendo el proceso de carga.
– Desconectará el sistema en caso de sobrecalentamiento.

Por lo tanto, un BMS es indispensable para evitar que se produzcan daños en banco de baterías Li-Ion de gran tamaño.