Guía de respaldo de batería residencial 2022 |Tipos, Costos, Beneficios..

Incluso en 2022, el almacenamiento fotovoltaico seguirá siendo el tema más candente, y el respaldo de baterías residenciales es el segmento de energía solar de más rápido crecimiento, lo que crea nuevos mercados y oportunidades de expansión de modernización solar para hogares y empresas grandes y pequeñas en todo el mundo.Respaldo de batería residencialEs fundamental para cualquier hogar solar, especialmente en caso de tormenta u otra emergencia.En lugar de exportar el exceso de energía solar a la red, ¿qué tal almacenarla en baterías para emergencias?Pero ¿cómo puede ser rentable la energía solar almacenada?Le informaremos sobre el costo y la rentabilidad de un sistema de almacenamiento de batería doméstico y le describiremos los puntos clave que debe tener en cuenta al comprar el sistema de almacenamiento adecuado. ¿Qué es el sistema de almacenamiento de batería residencial? ¿Cómo funciona? Un almacenamiento de batería residencial o un sistema de almacenamiento fotovoltaico es una adición útil al sistema fotovoltaico para aprovechar los beneficios de un sistema solar y desempeñará un papel cada vez más importante a la hora de acelerar la sustitución de combustibles fósiles por energía renovable.La batería solar doméstica almacena la electricidad generada a partir de energía solar y la entrega al operador en el momento necesario.La energía de respaldo de batería es una alternativa rentable y respetuosa con el medio ambiente a los generadores de gas. Quienes utilizan un sistema fotovoltaico para producir electricidad ellos mismos llegarán rápidamente a sus límites.Al mediodía, el sistema suministra abundante energía solar, sólo entonces no hay nadie en casa para utilizarla.Por la noche, en cambio, se necesita mucha electricidad, pero entonces el sol ya no brilla.Para compensar este déficit de suministro, la electricidad, mucho más cara, se compra al operador de la red. En esta situación, una batería de respaldo residencial es casi inevitable.Esto significa que la electricidad no utilizada del día está disponible por la tarde y por la noche.De este modo, la electricidad autogenerada está disponible las 24 horas del día e independientemente del clima.De esta manera se aumenta el uso de energía solar de producción propia hasta en un 80 %.El grado de autosuficiencia, es decir, la proporción del consumo de electricidad que cubre el sistema solar, aumenta hasta un 60 %. Una batería de respaldo residencial es mucho más pequeña que un refrigerador y se puede montar en una pared del cuarto de servicio.Los sistemas de almacenamiento modernos contienen una gran cantidad de inteligencia que puede utilizar previsiones meteorológicas y algoritmos de autoaprendizaje para ajustar el hogar al máximo autoconsumo.Lograr la independencia energética nunca ha sido tan fácil, incluso si la casa permanece conectada a la red. ¿Vale la pena el sistema de almacenamiento de baterías doméstico?¿Cuáles son los factores que dependen? El almacenamiento de baterías residenciales es necesario para que una casa que funciona con energía solar siga funcionando durante los apagones de la red y, sin duda, también funcionará por la noche.Pero de la misma manera, las baterías solares mejoran la economía empresarial del sistema al mantener la energía solar que de otro modo se devolvería a la red con pérdidas, solo para redistribuir esa energía eléctrica cuando la energía es más cara.El almacenamiento en baterías domésticas protege al propietario de la energía solar contra fallos en la red y protege la economía empresarial del sistema frente a cambios en los sistemas de precios de la energía. Si vale la pena invertir o no depende de varios factores: Nivel de costes de inversión. Cuanto menor sea el costo por kilovatio-hora de capacidad, antes se amortizará el sistema de almacenamiento. vida útil delbatería solar para el hogar En el sector es habitual una garantía del fabricante de 10 años.Sin embargo, se supone una vida útil más larga.La mayoría de las baterías solares domésticas con tecnología de iones de litio funcionan de forma fiable durante al menos 20 años. Proporción de electricidad de consumo propio Cuanto más aumente el almacenamiento solar el autoconsumo, más probabilidades habrá de que valga la pena. Costos de electricidad cuando se compra de la red. Cuando los precios de la electricidad son altos, los propietarios de sistemas fotovoltaicos ahorran consumiendo la electricidad autogenerada.En los próximos años, se espera que los precios de la electricidad sigan aumentando, por lo que muchos consideran que las baterías solares son una inversión inteligente. Tarifas conectadas a la red Cuanto menos reciban los propietarios de sistemas solares por kilovatio-hora, más les conviene almacenar la electricidad en lugar de inyectarla a la red.Durante los últimos 20 años, las tarifas conectadas a la red han disminuido constantemente y seguirán haciéndolo. ¿Qué tipos de sistemas de almacenamiento de energía con baterías para el hogar están disponibles?? Los sistemas domésticos de respaldo de baterías ofrecen numerosos beneficios, incluida la resiliencia, el ahorro de costos y la producción de electricidad descentralizada (también conocidos como "sistemas de energía distribuida en el hogar").Entonces, ¿cuáles son las categorías de baterías solares domésticas?¿Cómo debemos elegir? Clasificación Funcional por Función de Respaldo: 1. Fuente de alimentación UPS doméstica Este es un servicio de grado industrial para las necesidades de energía de respaldo que los hospitales, las salas de datos, el gobierno federal o los mercados militares suelen requerir para el funcionamiento continuo de sus dispositivos esenciales y también sensibles.Con una fuente de alimentación UPS doméstica, es posible que las luces de su hogar ni siquiera parpadeen si falla la red eléctrica.La mayoría de los hogares no necesitan ni tienen la intención de pagar por este grado de confiabilidad, a menos que tengan equipos clínicos cruciales en su hogar. 2. Fuente de alimentación 'interruptible' (respaldo para toda la casa). El siguiente paso hacia abajo de un UPS es lo que llamaremos "fuente de alimentación interrumpible" o IPS.Un IPS ciertamente permitirá que toda su casa siga funcionando con energía solar y baterías si se corta la red, pero seguramente experimentará un breve período (un par de segundos) en el que todo se volverá negro o gris en su casa como sistema de respaldo. ingresa al equipo.Es posible que necesites restablecer tus relojes electrónicos parpadeantes, pero aparte de eso, podrás utilizar cada uno de tus electrodomésticos como lo harías normalmente mientras te duren las baterías. 3. Suministro Eléctrico en Situación de Emergencia (respaldo parcial). Algunas funciones de energía de respaldo funcionan activando un circuito de situación de emergencia cuando detecta que la red realmente ha disminuido.Esto permitirá que los dispositivos de energía domésticos conectados a este circuito (generalmente refrigeradores, luces y algunos enchufes eléctricos dedicados) continúen funcionando con las baterías y/o paneles fotovoltaicos durante el apagón.Es muy probable que este tipo de respaldo sea una de las opciones más populares, razonables y económicas para los hogares de todo el mundo, ya que hacer funcionar una casa entera con un banco de baterías las agotará rápidamente. 4. Sistema solar y de almacenamiento parcial fuera de la red. Una última opción que podría resultar llamativa es un "sistema parcial fuera de la red".Con un sistema parcial fuera de la red, el concepto es producir un área dedicada 'fuera de la red' de la casa, que funcione continuamente con un sistema solar y de batería lo suficientemente grande como para mantenerse sin consumir energía de la red.De esta manera, los lotes familiares necesarios (refrigeradores, luces, etc.) permanecen encendidos incluso si se corta la red, sin ningún tipo de perturbación.Además, dado que la energía solar y las baterías están diseñadas para funcionar por sí solas para siempre sin la red, no habría necesidad de asignar el uso de energía a menos que se conectaran dispositivos adicionales al circuito fuera de la red. Clasificación de la tecnología química de baterías.: Baterías de plomo-ácido como respaldo de batería residencial Baterías de plomo ácidoSon las baterías recargables más antiguas y de menor coste disponibles para almacenamiento de energía en el mercado.Aparecieron a principios del siglo pasado, en el siglo XX, y hasta el día de hoy siguen siendo las baterías preferidas en muchas aplicaciones debido a su robustez y bajo coste. Sus principales desventajas son su baja densidad energética (son pesadas y voluminosas) y su corta vida útil, al no aceptar un gran número de ciclos de carga y descarga, las baterías de plomo-ácido requieren un mantenimiento regular para equilibrar la química de la batería, por lo que sus características lo hacen inadecuado para descargas de frecuencia media a alta o aplicaciones que duran 10 años o más. También tienen la desventaja de una baja profundidad de descarga, que normalmente se limita al 80 % en casos extremos o al 20 % en funcionamiento normal, para prolongar su vida útil.La descarga excesiva degrada los electrodos de la batería, lo que reduce su capacidad para almacenar energía y limita su vida útil. Las baterías de plomo-ácido requieren un mantenimiento constante de su estado de carga y siempre deben almacenarse en su estado máximo de carga mediante la técnica de flotación (mantenimiento de la carga con una pequeña corriente eléctrica, suficiente para anular el efecto de autodescarga). Estas baterías se pueden encontrar en varias versiones.Las más comunes son las baterías ventiladas, que utilizan electrolito líquido, las baterías de gel reguladas por válvula (VRLA) y las baterías con electrolito incrustado en una estera de fibra de vidrio (conocidas como AGM – estera de vidrio absorbente), que tienen un rendimiento intermedio y un costo reducido en comparación con las baterías de gel. Las baterías reguladas por válvulas están prácticamente selladas, lo que evita fugas y el secado del electrolito.La válvula actúa en la liberación de gases en situaciones de sobrecarga. Algunas baterías de plomo-ácido se desarrollan para aplicaciones industriales estacionarias y pueden aceptar ciclos de descarga más profundos.También existe una versión más moderna, que es la batería de plomo-carbono.Los materiales a base de carbono agregados a los electrodos proporcionan corrientes de carga y descarga más altas, mayor densidad de energía y una vida útil más larga. Una ventaja de las baterías de plomo-ácido (en cualquiera de sus variantes) es que no necesitan un sofisticado sistema de gestión de carga (como sí ocurre con las baterías de litio, que veremos a continuación).Es mucho menos probable que las baterías de plomo se incendien y exploten cuando se sobrecargan porque su electrolito no es inflamable como el de las baterías de litio. Además, una ligera sobrecarga no es peligrosa en este tipo de baterías.Incluso algunos controladores de carga tienen una función de ecualización que sobrecarga ligeramente la batería o el banco de baterías, haciendo que todas las baterías alcancen el estado de carga completa. Durante el proceso de ecualización, las baterías que eventualmente lleguen a cargarse completamente antes que las demás verán ligeramente aumentado su voltaje, sin riesgo, mientras la corriente fluye normalmente a través de la asociación en serie de elementos.De esta forma, podemos decir que las baterías de plomo tienen la capacidad de igualarse de forma natural y pequeños desequilibrios entre las baterías de una batería o entre las baterías de un banco no ofrecen ningún riesgo. Actuación:La eficiencia de las baterías de plomo-ácido es mucho menor que la de las baterías de litio.Si bien la eficiencia depende de la tasa de carga, generalmente se supone una eficiencia de ida y vuelta del 85%. Capacidad de almacenamiento:Las baterías de plomo-ácido vienen en una variedad de voltajes y tamaños, pero pesan entre 2 y 3 veces más por kWh que el fosfato de hierro y litio, según la calidad de la batería. Costo de la batería:Las baterías de plomo-ácido son un 75% menos costosas que las de fosfato de hierro y litio, pero no se deje engañar por el bajo precio.Estas baterías no se pueden cargar ni descargar rápidamente, tienen una vida útil mucho más corta, no tienen un sistema de gestión de protección de la batería y también pueden requerir mantenimiento semanal.Esto da como resultado un costo general por ciclo más alto de lo que es razonable para reducir los costos de energía o soportar electrodomésticos de uso pesado. Baterías de litio como respaldo de batería residencial Actualmente, las baterías de mayor éxito comercial son las de iones de litio.Después de que la tecnología de iones de litio se aplicara a los dispositivos electrónicos portátiles, ha entrado en los campos de las aplicaciones industriales, los sistemas de energía, el almacenamiento de energía fotovoltaica y los vehículos eléctricos. Baterías de iones de litiosuperan a muchos otros tipos de baterías recargables en muchos aspectos, incluida la capacidad de almacenamiento de energía, el número de ciclos de trabajo, la velocidad de carga y la rentabilidad.Actualmente, el único problema es la seguridad, los electrolitos inflamables pueden inflamarse a altas temperaturas, lo que requiere el uso de sistemas electrónicos de control y monitoreo. El litio es el más ligero de todos los metales, tiene el mayor potencial electroquímico y ofrece densidades de energía volumétrica y masiva más altas que otras tecnologías de baterías conocidas. La tecnología de iones de litio ha permitido impulsar el uso de sistemas de almacenamiento de energía, principalmente asociados a fuentes de energía renovables intermitentes (solar y eólica), y también ha impulsado la adopción de vehículos eléctricos. Las baterías de iones de litio utilizadas en sistemas eléctricos y vehículos eléctricos son de tipo líquido.Estas baterías utilizan la estructura tradicional de una batería electroquímica, con dos electrodos sumergidos en una solución electrolítica líquida. Los separadores (materiales aislantes porosos) se utilizan para separar mecánicamente los electrodos y al mismo tiempo permitir el libre movimiento de los iones a través del electrolito líquido. La principal característica de un electrolito es permitir la conducción de la corriente iónica (formada por iones, que son átomos con exceso o falta de electrones), pero no dejar pasar los electrones (como ocurre en los materiales conductores).El intercambio de iones entre electrodos positivos y negativos es la base del funcionamiento de las baterías electroquímicas. La investigación sobre las baterías de litio se remonta a la década de 1970, y la tecnología maduró y comenzó a utilizarse comercialmente alrededor de la década de 1990. Las baterías de polímero de litio (con electrolitos poliméricos) se utilizan ahora en teléfonos con batería, ordenadores y diversos dispositivos móviles, reemplazando a las antiguas baterías de níquel-cadmio, cuyo principal problema es el "efecto memoria" que reduce gradualmente la capacidad de almacenamiento.Cuando la batería se carga antes de que esté completamente descargada. En comparación con las baterías de níquel-cadmio más antiguas, especialmente las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad de energía (almacenan más energía por volumen), tienen un coeficiente de autodescarga más bajo y pueden soportar más cargas y el número de ciclos de descarga. , lo que significa una larga vida útil. A principios de la década de 2000, las baterías de litio comenzaron a utilizarse en la industria automotriz.Alrededor de 2010, las baterías de iones de litio ganaron interés en el almacenamiento de energía eléctrica en aplicaciones residenciales ysistemas ESS (sistema de almacenamiento de energía) a gran escala, principalmente debido al mayor uso de fuentes de energía en todo el mundo.Energías renovables intermitentes (solar y eólica). Las baterías de iones de litio pueden tener diferentes rendimientos, vidas útiles y costos, según cómo se fabriquen.Se han propuesto varios materiales, principalmente para electrodos. Normalmente, una batería de litio consta de un electrodo metálico a base de litio que forma el terminal positivo de la batería y un electrodo de carbono (grafito) que forma el terminal negativo. Dependiendo de la tecnología utilizada, los electrodos a base de litio pueden tener diferentes estructuras.Los materiales más utilizados para la fabricación de baterías de litio y las principales características de estas baterías son las siguientes: Óxidos de Litio y Cobalto (LCO):Energía específica alta (Wh/kg), buena capacidad de almacenamiento y vida útil (número de ciclos) satisfactoria, adecuada para dispositivos electrónicos, la desventaja es la potencia específica (W/kg) pequeña, lo que reduce la velocidad de carga y descarga; Óxidos de Litio y Manganeso (OVM):permitir altas corrientes de carga y descarga con baja energía específica (Wh/kg), lo que reduce la capacidad de almacenamiento; Litio, Níquel, Manganeso y Cobalto (NMC):Combina las propiedades de las baterías LCO y LMO. Además, la presencia de níquel en la composición ayuda a aumentar la energía específica, proporcionando mayor capacidad de almacenamiento.Se pueden utilizar níquel, manganeso y cobalto en proporciones variables (para soportar uno u otro) según el tipo de aplicación.En general, el resultado de esta combinación es una batería con buen rendimiento, buena capacidad de almacenamiento, larga vida útil y bajo costo. Litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC):Combina características de baterías LCO y LMO.Además, la presencia de níquel en la composición ayuda a elevar la energía específica, aportando mayor capacidad de almacenamiento.Se pueden utilizar níquel, manganeso y cobalto en diferentes proporciones, según el tipo de aplicación (para favorecer una característica u otra).En general, el resultado de esta combinación es una batería con buen rendimiento, buena capacidad de almacenamiento, buena vida y coste moderado.Este tipo de batería se ha utilizado ampliamente en vehículos eléctricos y también es adecuada para sistemas estacionarios de almacenamiento de energía; Fosfato de hierro y litio (LFP):La combinación LFP proporciona a las baterías un buen rendimiento dinámico (velocidad de carga y descarga), una vida útil prolongada y una mayor seguridad debido a su buena estabilidad térmica.La ausencia de níquel y cobalto en su composición reduce el coste y aumenta la disponibilidad de estas baterías para su fabricación en masa.Aunque su capacidad de almacenamiento no es la más alta, ha sido adoptado por fabricantes de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía debido a sus múltiples características ventajosas, especialmente su bajo costo y buena robustez; Litio y Titanio (LTO):El nombre se refiere a baterías que tienen titanio y litio en uno de los electrodos, reemplazando al carbono, mientras que el segundo electrodo es el mismo que se usa en uno de los otros tipos (como las NMC – litio, manganeso y cobalto).A pesar de la baja energía específica (que se traduce en una capacidad de almacenamiento reducida), esta combinación tiene un buen rendimiento dinámico, buena seguridad y una vida útil mucho mayor.Las baterías de este tipo pueden aceptar más de 10.000 ciclos de funcionamiento con una profundidad de descarga del 100%, mientras que otros tipos de baterías de litio aceptan alrededor de 2.000 ciclos. Las baterías LiFePO4 superan a las baterías de plomo-ácido con una estabilidad de ciclo extremadamente alta, máxima densidad de energía y peso mínimo.Si la batería se descarga regularmente desde el 50 % de DOD y luego se carga completamente, la batería LiFePO4 puede realizar hasta 6500 ciclos de carga.Así, la inversión adicional se amortiza a largo plazo y la relación precio/rendimiento sigue siendo imbatible.Son la opción preferida para uso continuo como baterías solares. Actuación:Cargar y liberar la batería tiene una efectividad del ciclo total del 98% mientras se carga y libera rápidamente en períodos de tiempo de menos de 2 horas, e incluso más rápido para una vida útil más corta. Capacidad de almacenamiento: un paquete de baterías de fosfato de hierro y litio puede tener más de 18 kWh, lo que ocupa menos espacio y pesa menos que una batería de plomo-ácido de la misma capacidad. Costo de la batería: El fosfato de hierro y litio tiende a costar más que las baterías de plomo-ácido, pero generalmente tiene un costo de ciclo más bajo como resultado de una mayor longevidad.