El principal parámetro que se calcula al dimensionar el sistema de acumulación eléctrico de un sistema fotovoltaico aislado es la energía acumulada requerida para poder operar durante un número determinado de días, denominados días de autonomía. Para alcanzar la capacidad energética deseada es normalmente necesario asociar varias baterías entre sí. En cualquier sistema siempre habrá varias configuraciones que hagan que el conjunto tenga la capacidad necesaria; no obstante no todas ellas son válidas.

Las dos características intrínsecas a una batería que se deben tener en cuenta son su voltaje nominal y su capacidad. El voltaje (V) es normalmente expresado en voltios [V] y la capacidad (C) en amperios-hora [Ah]. Es muy importante comprender que la energía que es capaz de almacenar una batería es el resultado de multiplicar estas dos variables, es decir:

E = V × C → [Wh] = [V] × [Ah] = [VA] × [h]

Así, una batería con C = 100 Ah y V = 2 V, podrá, en principio, almacenar E = 200 Wh.

 Existen básicamente dos formas de conectar baterías: en serie o en paralelo. Cuando las baterías se conectan en serie los voltajes de cada una de ella se suman pero la capacidad total no varía. Por ejemplo, si se quieren conectar cuatro baterías como las del ejemplo anterior el conjunto final tendrá un voltaje de V = 4 × 2 = 8 V y una capacidad de C = 100 Ah. Lógicamente, al aumentar el número de baterías, la energía almacenada también aumentará, así: E = 8 × 100 = 800 Wh, es decir, cuatro veces más, que era lo esperable ya que se ha pasado de 1 a 4 baterías.

Figura 1. Esquema de baterías conectadas en serie

Al conectar baterías en paralelo, por el contrario, las capacidades de cada una de ella se suman, mientras que el voltaje queda invariante. Por lo tanto, si las cuatro baterías anteriores son en esta ocasión conectadas en paralelo, el voltaje del conjunto será V = 2 V, mientras que la capacidad aumentará hasta C = 4 × 100 = 400 Ah. Obviamente, la energía almacenada será de nuevo E = 2 × 400 = 800 Wh.

Figura 2. Esquema de baterías conectadas en paralelo.

En vista de lo anterior parece indiferente conectar las baterías en serie o en paralelo. No obstante, esto no es así ya que además de necesitar una capacidad energética dada los sistemas fotovoltaicos trabajan en un rango de voltajes limitados y el banco de batería debe diseñarse concorde a esto. La mayoría de sistema fotovoltaicos trabaja a tensiones de 12 V, 24 V o 48 V. Por otro lado, los acumuladores eléctricos se suelen presentar en productos de 2 V, 6 V o 12 V.

Para saber el número de baterías de un determinado tipo que necesitamos conectar en serie, se divide el voltaje de trabajo del sistema fotovoltaico entre el nominal de la batería; así en un sistema de 24 V harían falta 24/2 = 12 baterías en serie de 2 V cada una.

Por el contrario el número de cadenas de baterías en paralelo resulta de dividir la capacidad en Ah necesaria entre la capacidad de cada batería. Así, si el sistema requiere 400 Ah serán necesarios 400/100 = 4 baterías en paralelo. Por consiguiente en este sistema serían necesarias 4 cadenas en paralelo de 12 baterías cada una, es decir, 4 × 12 = 48 baterías. La energía total que podrían almacenar sería:

12 × 2 [V] × 4 × 100 [Ah] = 9.6 kWh.

Con todo, como se verá en nuevo artículo de esta serie, instalar baterías en paralelo es una práctica en principio desaconsejable, por lo que la anterior solución no sería muy adecuada. Una mejor opción sería adquirir una batería de una capacidad igual a la necesaria por el sistema, es decir, 400 Ah. En la mayoría de ocasiones las baterías de gran capacidad se presentan en vasos de 2 V. Por lo que serían necesarios 12 vasos de 400 Ah y 2 V para poder acumular la energía deseada, es decir:

El principal parámetro que se calcula al dimensionar el sistema de acumulación eléctrico de un sistema fotovoltaico aislado es la energía acumulada requerida para poder operar durante un número determinado de días, denominados días de autonomía. Para alcanzar la capacidad energética deseada es normalmente necesario asociar varias baterías entre sí. En cualquier sistema siempre habrá varias configuraciones que hagan que el conjunto tenga la capacidad necesaria; no obstante no todas ellas son válidas.

12 × 2 [V] × 1 × 400 [Ah] = 9.6 kWh.

Que como era de espera es la misma energía que se podría almacenar con la anterior configuración.

Figura 3. Conjunto de 6 vasos, conectados en serie, de 2 V cada uno y una capacidad de 910 Ah, lo que hace que el total del acumulador trabaje a una tensión de 12 V y sea capaz de almacenar 12 [V] × 910 [Ah] = 10.92 kWh.

Una regla general, por lo tanto, es adquirir baterías con una capacidad mayor igual que la necesaria por el sistema y seriar tantas de ellas como sea necesario hasta alcanzar el voltaje de trabajo de la instalación fotovoltaica.