Las tres formas posibles de cargar baterías fotovoltaicas

En general, un controlador de carga fotovoltaica funcionará en uno de los tres modos de carga de la batería: carga de refuerzo, carga flotante y carga de ecualización. El proceso de carga general del controlador fotovoltaico es: primero, carga de refuerzo, luego, después de completar la carga de refuerzo, primero use carga flotante y luego realice una carga de ecualización.

La carga de refuerzo es tal como sugiere el nombre. Este modo de carga permite la máxima potencia posible a las baterías sin dañarlas, para llevarlas a un estado de carga completa lo antes posible. La carga flotante , por otro lado, ocurre cuando el banco de baterías está completamente cargado, pero el controlador reduce el voltaje y la corriente de carga a una pequeña carga lenta solo para compensar la descarga natural del banco y mantenerlo recargado.

La carga de ecualización finalmente se producirá durante un breve período una vez al mes y, en ocasiones, es programable en el controlador. Este modo sobrecargará ligeramente las baterías durante un breve período para desulfatar las placas y ayudar a equilibrar el estado completo de carga de cada batería del banco. Esto ayuda a mejorar la salud del banco de baterías y prolongar su vida útil.

Pero veamos con un poco más de detalle estos tres tipos diferentes de carga.

¿Qué es la carga aumentada o mejorada?

Cuando la batería se carga hasta el punto de ajuste del voltaje de refuerzo, el controlador de carga fotovoltaica ajusta continuamente la corriente de carga para mantener el voltaje de la batería en el punto de ajuste del voltaje de refuerzo. Esto evita que la batería se sobrecaliente y evita que produzca gas. El tiempo acumulado durante el cual la batería permanece en el nivel de carga rápida es de 120 minutos, luego pasa a la fase de carga flotante.

La carga rápida requiere una corriente alta durante un corto período de tiempo para cargar la batería. Generalmente es si la batería se ha descargado mucho. La carga acelerada permite cargar rápidamente las baterías agotadas. Por ejemplo, una batería de plomo-ácido de dos voltios que se haya descargado se cargará inicialmente con una tensión de carga de aproximadamente 2,35 a 2,4 voltios. Sin embargo, cuando el voltaje de la batería aumenta, el cargador cambiará al modo de carga flotante con un voltaje de 2,25 voltios.

Para las baterías de plomo-ácido, la fase de carga inicial proporciona la corriente máxima permitida a la batería para llevarla a un estado de carga de aproximadamente 80-90%. Durante la carga de refuerzo, el voltaje de la batería aumenta a aproximadamente 14,5 voltios para una batería nominal de 12 voltios.

Luego, cuando la batería alcanza el punto de ajuste del voltaje de absorción, se aplica una regulación de voltaje constante, pero la corriente se reduce a medida que las baterías se acercan al estado de carga completa. Esto evita que la batería se caliente y se gasee demasiado. Cuando se completa la carga por absorción, la batería tiene un estado de carga de aproximadamente el 98%. Luego, la corriente de carga se reduce aún más para que el voltaje de la batería caiga al voltaje de flotación .

¿Qué es la carga flotante?

Cuando se completa la carga de refuerzo, el controlador de carga fotovoltaica cambiará a la fase de control de carga flotante. Cuando la batería esté completamente cargada, no habrá más reacciones electroquímicas. Toda la corriente de carga se convertirá en calor y gas. En este punto se entra en la etapa de carga de flotación donde la batería se carga con un voltaje y corriente más bajos, de modo que a medida que baja la temperatura de la batería y el desprendimiento de gas se realiza una carga muy débil.

El propósito de la carga flotante es compensar el consumo de energía de la batería debido a la autodescarga y la pequeña carga del sistema, manteniendo al mismo tiempo la energía total de la batería. Durante la fase de carga flotante, la carga puede seguir obteniendo energía de la batería. Si la carga del sistema excede la corriente de carga solar, el controlador de carga ya no podrá mantener el voltaje de la batería en el valor de configuración de carga variable.

Si el voltaje de la batería es inferior al valor de configuración de carga de refuerzo, el controlador saldrá de la fase de carga flotante y volverá a la fase de carga de refuerzo. Si la batería se agota, el controlador de carga cambia al modo flotante y aumentará nuevamente el voltaje de carga y el proceso continúa. Por lo tanto, los controladores de carga pueden conectarse a las baterías de forma indefinida. La fase de Flotación mantiene la batería a máxima capacidad durante todo el día.

La carga flotante se utiliza cuando la batería rara vez se queda sin energía. Una aplicación típica en la que se puede utilizar la carga flotante es el panel fotovoltaico, la batería y la carga en paralelo. Durante las horas soleadas, la carga extrae energía del panel; cuando la alimentación del panel se interrumpe debido a la oscuridad, la batería interviene.

La carga flotante de una batería implica cargar la batería a un voltaje reducido. Este voltaje reducido reduce la posibilidad de sobrecarga. El cargador flotante garantiza que la batería esté siempre cargada y, por tanto, se considera “flotante”. El cargador flotante comienza aplicando una cierta cantidad de carga a la batería. A medida que la batería se carga, su corriente de carga se reduce gradualmente. El cargador flotante detecta la reducción de la corriente de carga y reduce el voltaje de carga.

¿Qué es la carga de ecualización?

Algunos tipos de baterías utilizadas en energía fotovoltaica se benefician de una carga de ecualización regular, que puede mezclar el electrolito, equilibrar el voltaje de la batería y completar la reacción química. La ecualización de carga aumenta el voltaje de la batería por encima del voltaje suplementario estándar y vaporiza el electrolito de la batería.

Si detecta que la batería está demasiado descargada, el controlador de carga fotovoltaica controla automáticamente la siguiente carga para la carga de ecualización y el tiempo de carga de ecualización es de 120 minutos. La carga de ecualización y la carga de refuerzo se repiten continuamente durante un proceso de carga completa para evitar un desprendimiento excesivo de gas o el sobrecalentamiento de la batería.

Para las baterías inundadas de ventilación abierta, se aplica una carga de ecualización una vez cada 2 a 4 semanas para mantener una gravedad específica constante entre las celdas de la batería individuales. Cuanto más se descarga una batería diariamente, más a menudo se requiere una carga de ecualización. La ecualización es para baterías inundadas, no para baterías selladas, de GEL o reguladas por válvula que pueden dañarse con la ecualización.

Aunque las baterías de plomo-ácido son el tipo más común de batería regulada por controladores de carga fotovoltaicos, las baterías de litio están ganando cada vez más terreno. Por ejemplo, las baterías de fosfato de hierro y litio se utilizan para mantener el estado de carga más alto de las baterías y maximizar su vida útil. Los controladores de carga pueden recargar varios tipos de baterías.

Desulfatación de baterías de plomo-ácido.

Las baterías estacionarias (es decir, las que no se utilizan en vehículos de motor) son casi exclusivamente de plomo-ácido y requieren algunas operaciones de mantenimiento, una de las cuales es la carga de ecualización. La aplicación de una carga de ecualización periódica lleva todas las celdas a niveles similares al aumentar el voltaje a 2,50 V/celda o un 10 % por encima del voltaje de carga recomendado.

Una carga de ecualización no es más que una sobrecarga deliberada para eliminar los cristales de sulfato que se acumulan en las placas con el tiempo. Si no se controla, la sulfatación puede reducir la capacidad total de la batería y dejarla inutilizable en casos extremos. Una carga de ecualización también invierte la estratificación del ácido, una condición en la que la concentración de ácido es mayor en la parte inferior de la batería que en la parte superior.

Los expertos recomiendan igualar las baterías desde una vez al mes hasta una o dos veces al año. Un mejor método es aplicar una carga completamente saturada y luego comparar las lecturas de gravedad específica (SG) en las celdas individuales de una batería de plomo-ácido inundada con un hidrómetro. Aplique la ecualización solo si la diferencia SG entre celdas es 0,030.

Durante la carga de ecualización, controle los cambios en la lectura de gravedad específica cada hora y desconecte la carga cuando la gravedad ya no aumente. Este es el momento en el que ya no es posible realizar más mejoras y la carga continua tendría un efecto negativo en la batería.

La batería debe mantenerse fría y bajo estrecha observación para detectar una acumulación inusual de calor y una ventilación excesiva. Un poco de ventilación es normal y el hidrógeno liberado es altamente inflamable. La sala de baterías debe tener buena ventilación, ya que el gas hidrógeno se vuelve explosivo en una concentración del 4 por ciento.