A les instal·lacions aïllades de subministrament d'electricitat, cal emmagatzemar l'energia captada durant les hores de radiació solar per poder cobrir el subministrament durant les hores que no n'hi ha (cicle diari i cicle estacional). Per fer-ho, cal instal·lar un acumulador d'energia elèctrica.
Els acumuladors d'energia solar elèctrics han de tenir capacitat suficient per assegurar el subministrament d'electricitat durant períodes de núvols (autonomia de la instal·lació). Es tracta de sistemes electroquímics basats en reaccions químiques reversibles que tenen lloc al seu interior.
Habitualment, les instal·lacions fotovoltaiques autònomes, a més d'acumuladors elèctrics fotovoltaics, van acompanyats d'acumuladors de calor. En aquest tipus d'instal·lacions sovint no arriba la xarxa elèctrica i també s'utilitzen les plaques solars per obtenir aigua calenta per a ús domèstic i calefacció.
En instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica també es poden fer servir acumuladors solars per estalviar energia i reduir l'import de la factura de la llum.
Paràmetres principals d'un acumulador elèctric
Els paràmetres principals d'un acumulador d'energia elèctrica són:
1. Capacitat de l'acumulador
La capacitat és la màxima quantitat delectricitat que pot emmagatzemar. A la pràctica, i per evitar danys irreversibles a la bateria, només pot proporcionar una part de la capacitat total, que anomenem capacitat útil.
La capacitat de la bateria sexpressa en ampers hora (Ah). Amb la notació C5, C25, C100 es representa el temps de descàrrega en hores, respectivament 5, 25 o 100 (C5 = descàrrega a 5 hores).
Les bateries de liti són unes de les que tenen més capacitat.
2. Profunditat de descàrrega
La profunditat de descàrrega és el tant per cent sobre la capacitat màxima de l'acumulador que es pot extreure de la bateria en condicions normals. És un terme molt variable que depèn molt del tipus d'acumulador i que influeix a la seva vida útil.
3. Vida útil
La vida útil sol mesurar-se en cicles (més que en anys), per la qual cosa un cicle és un procés complet de càrrega-descàrrega (fins a arribar a la profunditat de descàrrega recomanada). Si suposem un cicle mitjà d‟un cicle per dia i un acumulador ben mantingut, hauria de durar un mínim de 10 o 15 anys.
4. Autodescàrrega
Autodescàrrega: és un fenomen pel qual un acumulador, per causes diverses, es descarrega lentament però de manera continuada encara que no estigui connectat a un circuit extern.
Quins són els tipus d acumuladors elèctrics?
Podem diferenciar diferents tipus d'acumuladors segons la utilització:
-
Bateries monoblock: aquestes bateries són dutilització habitual en instal·lacions petites.
-
Bateries estacionàries: solen estar en un lloc fix i proporcionen corrent elèctric de manera permanent o esporàdic per a diverses finalitats. En cap moment, però, no se'ls demana que donin valors d'intensitats elevades en temps curts.
-
Acumuladors d'arrencada: s'encarreguen de produir energia elèctrica amb valors d'intensitat de corrent elevats durant curts temps.
-
Acumuladors de tracció: s'encarreguen de proporcionar corrent a petits vehicles elèctrics i, per tant, se'ls demana unes intensitats de corrent relativament altes durant períodes d'algunes hores.
Per a les instal·lacions amb panells solars fotovoltaics, utilitzeu preferentment els acumuladors estacionaris.
Quina funció té un acumulador elèctric?
Les funcions bàsiques dels acumuladors solars són:
-
Subministrar energia en absència de radiació. Durant les nits, dies ennuvolats, al cicle diari i al cicle estacional s'ha d'assegurar el subministrament d'energia per a l'ús de radiadors elèctrics o altres dispositius.
-
Mantenir un nivell estable de voltatge a la instal·lació: la tensió a la sortida dels mòduls varia en funció de la radiació incident, la qual pot no ser molt bona per al funcionament d'alguns aparells.
-
Subministrar una potència instantània, o durant un temps limitat, superior a la que el camp de panells podria generar fins i tot en el millor dels casos. És el cas de l'arrencada de motors com ara el motor del compressor d'una nevera.
Característiques d'un acumulador solar
Per a la selecció d'una bateria, com a mínim cal conèixer:
-
Tipus de bateria amb tensió nominal, dimensions, pes...
-
Capacitats de descàrrega C20, C50, C100 amb els valors corresponents de tensió de tall.
-
Marge de temperatures de treball.
-
Profunditat màxima de descàrrega.
-
Valor d'autodescàrrega.
-
Cicle màxim diari permès.
-
Temps màxim de feina en un 50% de càrrega i amb un cicle del 10%.
-
Rendiment de càrrega.
-
Variació de la capacitat en funció de la temperatura.
-
Voltatges finals d'acord amb el règim de descàrrega.
-
Voltatge màxim de càrrega en funció de la temperatura i del règim de càrrega.
-
Temperatura de congelació.
-
Densitat segons estat de càrrega.
Comportament d'una bateria d'acumuladors en una instal·lació d'energia solar fotovoltaica
El voltatge als terminals de la bateria depèn dels factors següents:
1. Nivell o estat de càrrega
El voltatge als terminals de la bateria disminueix quan es descarrega i augmenta quan es carrega fins a assolir un màxim. Quan es descarrega, abans de fer-ho del tot, s'arriba a un valor de tensió inferior límit per sota del qual la bateria es pot no recuperar si continua descarregant-se.
D'altra banda, cal procurar no sobrecarregar la bateria. Si els panells solars continuen enviant corrent a la bateria, es continuen produint reaccions químiques que perjudiquen i escurcen la vida útil de l'acumulador solar.
2. Velocitat de càrrega o descàrrega
Si una bateria es carrega, el voltatge als seus terminals és superior al de la caiguda de la resistència elèctrica interna. Quan es descarrega passa al revés: la petita caiguda de tensió a la resistència interna fa que la diferència de potencial als terminals sigui una mica inferior a la mesura.
3. Temperatura
Com que les reaccions internes que tenen lloc en una bateria són de naturalesa química, la temperatura té una influència decisiva en aquestes reaccions. Així, doncs, el voltatge final recomanat per assolir l'estat de càrrega plena haurà de ser més alt com més baixa sigui la temperatura, perquè les reaccions químiques tenen més dificultats per tenir lloc i, per tant, necessiten més energia perquè el procés s'executi .
Aquest fet és important, ja que segons el lloc on sigui la instal·lació, caldrà corregir el valor de la tensió aplicada en funció de la temperatura a què estigui sotmesa la bateria. Això condiciona la sala de les bateries, com veurem més endavant.