¿Qué es un módulo de desconexión de bajo voltaje?

La desconexión por bajo voltaje (LVD) es un módulo de protección electrónica 100% de estado sólido que desconecta cargas del banco de baterías para garantizar que quede suficiente energía en las baterías para no descargarse por completo. Los dispositivos LVD (desconexión por bajo voltaje) protegen el banco de baterías de daños graves por descarga excesiva y las cargas sensibles de daños por sobretensión. Por lo tanto, un LVD es un componente esencial de cualquier sistema de energía fuera de la red remoto y no monitoreado.

¿Para qué sirve un módulo de desconexión de bajo voltaje (LVD)?

Descargar las baterías más allá de un voltaje bajo crítico puede dañar las baterías y/o la carga y requerir un intervalo de carga más prolongado. Una desconexión de bajo voltaje evita esta condición. El LVD contiene circuitos de detección y control alojados en una carcasa de aluminio compacta y resistente recubierta de vinilo. Se instala en línea entre la batería y la carga.

La unidad monitorea continuamente el voltaje de la batería y si cae por debajo de un umbral de voltaje preestablecido, la carga se desconecta automáticamente. Cuando las baterías se recargan por encima de otro voltaje preestablecido, la carga se vuelve a conectar. Los puntos de conexión y desconexión normalmente son ajustables por el usuario.

Una vez desconectada la carga, la batería tendrá la oportunidad de recargarse. En algún momento se debe volver a conectar la carga. El punto de ajuste al que se vuelve a conectar la carga, aunque rara vez se menciona, en realidad es muy importante para lograr una duración aceptable de la batería y un funcionamiento del sistema satisfactorio para el usuario.

Desde el punto de vista del usuario, la carga debe reconectarse lo antes posible. Sin embargo, si la carga se vuelve a conectar inmediatamente después de la desconexión, es probable que las condiciones de la carga y el motivo que causó la desconexión aún existan y probablemente sea necesario desconectar la carga nuevamente. Para minimizar este ciclo, la reconexión de la carga generalmente se configura para permitir al menos unas horas de carga antes de volver a conectar la carga.

Al igual que el punto de ajuste de desconexión de carga, el punto de ajuste de reconexión de carga generalmente se especifica como un voltaje; A veces se especifica como “histéresis” o diferencia de voltaje entre el voltaje de reconexión y el voltaje de desconexión. El punto de ajuste apropiado dependerá de la cantidad de carga que se debe devolver a la batería antes de volver a conectar la carga.

¿Los controladores de carga requieren un LVD?

Algunos controladores de carga solar más pequeños incluyen un circuito LVD. La mayoría de los controladores más grandes requieren un LVD separado. Todos los inversores confiables tienen una función de apagado por bajo voltaje y, por lo tanto, no se recomienda un LVD externo. Algunas unidades totalmente programables también cuentan con un circuito de alarma, que se puede utilizar para monitoreo remoto. Algunos modelos también cuentan con una función de interruptor remoto muy útil.

En una instalación fotovoltaica, el controlador de carga regula no sólo la carga de la batería, sino también, de forma limitada, la descarga. Las baterías que se utilizan demasiado envejecen prematuramente. Al decidir cuándo la batería se encuentra en un estado de carga peligrosamente bajo y desconectar la carga en ese punto, el controlador regula la descarga y protege la batería. Luego, el controlador espera a que la batería se recargue a un nivel aceptable antes de volver a conectar la carga.

El circuito que desconecta y reconecta la carga de esta manera constituye una función de “desconexión de bajo voltaje” o “desconexión de carga”. Una batería que regularmente se descarga profundamente tiende a fallar antes, es decir, después de menos ciclos, que una batería con un ciclo más superficial. La desconexión de la carga tiene como objetivo garantizar que el estado mínimo de carga sea lo suficientemente alto como para proporcionar una duración razonable de la batería.

Si bien esto protege la batería, tiene un costo: la capacidad utilizable de la batería se reduce considerablemente, ya que la capacidad "debajo" del interruptor de desconexión de carga es inaccesible. Por lo tanto, para una determinada cantidad de espacio de almacenamiento utilizable, se debe utilizar un banco de baterías más grande. Sin embargo, generalmente es más rentable, según el ciclo de vida, utilizar un banco de baterías grande y duradero que un paquete de baterías pequeño que debe reemplazarse con frecuencia.

Existe un buen argumento de que todos los controladores deberían tener una desconexión de carga. El coste adicional, aproximadamente entre 15 y 30 euros, suele ser una parte insignificante del precio.

costo total del sistema; Es casi seguro que el beneficio neto superará este valor. Incluso en un sistema diseñado para que la probabilidad de una descarga profunda sea extremadamente baja, si la carga se desconecta, protege contra una descarga excesiva resultante de una falla del módulo o una mala conexión; Si bien el riesgo de que ocurran tales eventos es mínimo, el costo de reemplazar un banco de baterías dañado por una sobredescarga puede ser muy alto.

Los distintos tipos de desconexión de baja tensión o LVD

Existen al menos tres tipos de LVD para proteger las baterías:

• Un tipo es LVD controlado por voltaje. Cuando la carga descarga la batería a un voltaje específico, el controlador apaga la carga en unos minutos.
• Otro tipo es el LVD controlado por SOC. El controlador considera el estado de carga de la batería y la corriente de carga para determinar dinámicamente cuándo apagar la carga. El controlador suele tardar aproximadamente media hora en apagar la carga.
• Un tercer tipo es el LVD de emergencia o protección contra subtensión. Este es un LVD de acción muy rápida que generalmente se activa debido a errores o condiciones de falla cuando el voltaje de la batería cae repentinamente a un nivel extremadamente bajo.

Sistemas de desconexión de carga (LVD) altamente confiables

Las baterías de los sistemas de desconexión de bajo voltaje (LVD) de alta confiabilidad generalmente realizan muy pocos ciclos: a menudo se mantienen con una carga casi completa durante la mayor parte del año y luego realizan ciclos largos y profundos durante el invierno.

En este tipo de sistemas, por tanto, el ciclo de vida de la batería no limita su duración; más bien, la batería envejece debido a la corrosión, la pérdida de agua y quizás la sulfatación (la transformación del material activo de la batería en cristales insolubles que limitan la capacidad de la batería) durante una descarga invernal prolongada y profunda.

El controlador de carga afecta la tasa de corrosión y pérdida de agua solo a través de cómo carga la batería, no mediante la desconexión de la carga. El grado de sulfatación durante la descarga invernal depende principalmente de cuánto tiempo permanece la batería parcialmente cargada; esto, a su vez, es función de la carga y de la cantidad de luz solar disponible.

La forma adecuada de reducir la sulfatación en tales sistemas es diseñar el sistema para limitar la duración del período durante el cual la batería opera en un estado de carga parcial. Una desconexión de la carga que mantenga la batería por encima de un estado de carga relativamente alto también podría reducir la sulfatación, pero sólo a costa de períodos frecuentes y de larga duración en los que la carga no podría alimentarse. Esto es, por definición, inaceptable en sistemas de alta confiabilidad.