Las baterías de litio presentan ciertas características que deben tenerse en cuenta al diseñar instalaciones off-grid para evitar problemas. Algunos instaladores han experimentado dificultades durante la puesta en servicio y, en la mayoría de los casos, la única solución ha sido aumentar la capacidad de la batería, con el elevado coste que ello implica. Por favor, lea atentamente este documento para evitar este tipo de problemas.
1: precarga de los condensadores internos
Para garantizar dispositivos sólidos y robustos, los inversores y cargadores solares Studer incorporan grandes condensadores internos.Durante el arranque, estos condensadores requieren un corriente de carga muy elevada (superior a 1000 A) procedente de la batería durante un tiempo muy corto, de apenas unos milisegundos.
Las baterías de plomo-ácido pueden soportar estos picos, por lo que esto no ha sido un problema con esta tecnología de baterías antigua pero fiable.
Sin embargo, los módulos de baterías de litio no pueden soportar estos picos de corriente, lo que puede impedir el arranque del sistema. Para resolver este problema, es necesario aumentar el número de módulos de batería para distribuir la corriente entre ellos.
Por ese motivo, algunos fabricantes de baterías de litio disponen de una «lista de configuración mínima». En ella indican, en función del modelo de inversor y del número de unidades, cuál es el número mínimo de módulos de batería que debes instalar para garantizar un funcionamiento correcto. Consulta la última versión de estos documentos.
Ejemplo: BYD B-Box Pro 2.5. Detalle del número mínimo de módulos en un sistema off-grid monofásico.
2: Corriente de picos limitada (bombas, motores, etc.)
Otras características de las baterías de litio son:
- Corriente nominal de carga (A)
- Corriente nominal de descarga (A)
- Corriente máxima de descarga por módulo (A)
Los inversores Studer utilizan componentes de la más alta calidad. Una de nuestras características únicas es que nuestros equipos pueden soportar picos de potencia de hasta 3 veces su potencia nominal. Ejemplo: xth 8000-48, Potencia nominal: 7 kVA, Potencia pico (5 s): 21 kVA. Esto es especialmente importante en aplicaciones industriales, donde suelen encontrarse bombas, refrigeradores y motores. La ventaja de esta característica es evitar sobredimensionar innecesariamente el inversor.
Para aprovechar todo el potencial de nuestro sistema, es necesario seleccionar una batería de litio capaz de suministrar la corriente pico requerida por la carga.
Ejemplo: En una aplicación industrial hay 2 bombas de 3 kVA. El pico de potencia requerido por estas dos bombas es de 20 kVA y funcionan hasta 2 horas al día. Se selecciona un inversor/cargador xth 8000-48 (potencia nominal: 7 kVA; potencia pico: 21 kVA). Ahora es necesario elegir entre dos modelos de baterías. ¿Qué configuración ofrecería un buen rendimiento?
| Capacidad kWh | Carga nominal Corriente | Nominal load Current | Corriente de descarga máxima por módulo | |
| Batería A | 5kWh | 110A | 110A | 200A |
| Batería B | 15kWh | 216A | 216A | 375A |
Solución: energía diaria necesaria: 6 kVA × 2 h = 12 kWh. Si decidimos descargar la batería hasta un 20% de SOC, entonces la capacidad de la batería debe ser como mínimo de 15 kWh.
Una «Batería B» parece ser la opción más sencilla, ya que su capacidad es de 15 kWh. Pero, ¿qué ocurre con la corriente máxima? Estas bombas podrían requerir hasta 20 kVA durante el arranque. ¿Puede una «Batería B» suministrar esta corriente? Lamentablemente, no (corriente máxima = 20 kVA / 48 V CC = 416 A CC). Esta batería podría protegerse a sí misma debido a la elevada demanda de corriente.
En este caso, la opción correcta es 3 unidades de «Batería A». Dispones de 15 kWh (3 × 5 kWh) de energía y puedes soportar una potencia máxima de hasta 600 A (3 × 200 A). Otra opción es añadir 2 unidades de «Batería B». No es recomendable.
3: bajas temperaturas: corriente de carga reducida
Cuando hablamos de una batería de litio con sistema de comunicación, el BMS controla o define la corriente máxima de carga. Cuando la temperatura de la batería es inferior a 10-15 ºC (dependiendo del fabricante), el BMS reduce la corriente de carga de forma significativa (por ejemplo: 0,2 C). Y si la temperatura desciende por debajo de los 0 °C, se bloqueará la carga de la batería.
Esto implica que alguien que intente cargar una batería con un generador, a través de un xtender (inversor/cargador Studer), podría tener el generador funcionando durante horas sin que la batería se cargue prácticamente. O que en un día soleado, el variotrack (controlador de carga MPPT Studer) no produzca todo lo que podría. En ambos casos, debido a las limitaciones del BMS.
¿Cuál es la forma correcta de evitar este problema? Lo más sencillo es colocar la batería en una habitación que garantice una temperatura mínima de 15 ºC durante los meses fríos del año.
Lo que ocurre es que esta solución, en una instalación en plena montaña, no es algo que se pueda garantizar, sobre todo cuando hablamos de refugios de montaña o lugares muy fríos. Por este motivo, hay que buscar soluciones alternativas, como las resistencias térmicas, que garantizan que, en el momento de la carga, la temperatura de la batería aumente para aprovechar al máximo la corriente de carga.