El déficit de capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía solar

Un número cada vez mayor de empresas y propietarios de viviendas que invierten en sistemas de energía solar se están dando cuenta de un problema desconcertante: sus baterías solares proporcionan sistemáticamente sólo alrededor de 70% de la capacidad energética anunciada.. Un sistema de 10 kWh, por ejemplo, suele producir sólo 7 kWh de energía utilizable.

¿Se trata de un defecto del producto? ¿Un error técnico? En realidad, se trata de una limitación normal del diseño de la batería y de la eficiencia del sistema, y comprender esta carencia es fundamental para las empresas solares, los instaladores y los usuarios finales que deseen optimizar sus inversiones.

Este artículo analiza por qué ocurre esto, cómo afecta a su rendimiento solar y cómo líderes del sector como Sunpal diseñar sistemas más inteligentes que proporcionen más potencia útil.

Capacidad nominal frente a capacidad útil: Qué'¿Cuál es la diferencia?

Cada batería tiene una capacidad nominal, normalmente expresada en kilovatios-hora (kWh), que representa la cantidad total de energía que teóricamente puede almacenar. Sin embargo, esta cifra no tiene en cuenta las pérdidas en el mundo real ni los mecanismos de seguridad que reducen la cantidad de energía que puede utilizarse realmente.

En la práctica, esto significa que incluso las soluciones de almacenamiento de energía de gama alta nunca suministrarán 100% de su capacidad nominal a la carga.

La capacidad utilizable es la parte de la batería que puede descargarse con seguridad y convertirse en energía utilizable de corriente alterna (CA). La discrepancia entre la capacidad nominal y la utilizable depende de diversas variables, como la composición química de la batería, la temperatura, la velocidad de descarga y la eficiencia del inversor.

La química de las baterías importa: Una mirada comparativa

Los distintos tipos de baterías solares ofrecen diferentes niveles de capacidad útil. Aquí tienes una comparativa de las químicas más comunes:

• Baterías de plomo-ácido: La capacidad utilizable suele limitarse a 50% para evitar daños permanentes. Estos sistemas son menos comunes en las instalaciones solares modernas debido a su baja eficiencia y a su menor vida útil.
• Pilas de litio de níquel, manganeso y cobalto (NMC): Ofrecen una mayor densidad de energía y alrededor de 70% de capacidad utilizable en condiciones de descarga segura.
• Baterías de fosfato de litio y hierro (LiFePO₄ o LFP): El producto químico preferido para el almacenamiento solar, que ofrece hasta 85% de capacidad utilizable, mejor estabilidad térmica y ciclos de vida más largos.

A medida que más proveedores de energía solar se pasan a la tecnología LiFePO₄, la diferencia entre la capacidad nominal y la utilizable se reduce, pero no desaparece.

Desglosando las pérdidas: Dónde va la energía

Veamos las causas típicas de pérdida de energía en un sistema de baterías solares de 10 kWh:

1. Protección de la profundidad de descarga (DoD)

Las baterías deben mantener una reserva de seguridad para evitar la sobredescarga. La mayoría están configuradas para dejar de descargarse cuando quedan unos 10-20% de capacidad. Esto preserva la salud de la batería y prolonga su vida útil.

Rango de pérdidas: 15% a 25%

2. Eficiencia del inversor

Convertir la corriente continua almacenada en baterías en corriente alterna para hogares y empresas nunca es 100% eficiente. Incluso inversores de gama alta perder 5-10% durante este proceso.

Rango de pérdidas: 5% a 10%

3. Impactos de la temperatura

El rendimiento de las baterías disminuye en temperaturas extremas. Sin un aislamiento adecuado o un control de la climatización, la energía utilizable disminuye considerablemente.

Rango de pérdidas: 3% a 8%

4. Ineficiencias y envejecimiento del sistema

La resistencia de los cables, el funcionamiento del sistema de gestión de baterías (BMS) y los efectos del envejecimiento también reducen la energía utilizable con el paso del tiempo.

Rango de pérdidas: 5% a 8%

Ejemplo real: Producción de un sistema de 10 kWh

Capacidad final utilizable: ~7,0 kWh (o 70%)

Cómo minimizan las pérdidas los expertos en energía solar

Aunque la brecha energética es inevitable, los proveedores e instaladores de energía solar inteligentes aplican estrategias para mitigar las pérdidas y mejorar la eficiencia del sistema.

1. Utilice baterías LiFePO₄ de alta eficiencia.

Baterías LiFePO₄ ofrecen una calidad superior eficacia de ida y vuelta (hasta 95%), mejor comportamiento térmico y larga vida útil, lo que las hace ideales para aplicaciones solares exigentes.

2. Sobredimensionamiento del sistema para la flexibilidad del DoD

El diseño del sistema para que funcione por debajo de una carga de 100% garantiza que las baterías nunca tengan que descargarse demasiado. Esto mejora tanto la eficiencia como la longevidad.

3. Instalar inversores de alta eficiencia

Los modernos inversores híbridos con rendimientos de 97-98% reducen considerablemente las pérdidas de conversión. También permiten una carga más rápida y una mejor supervisión del sistema.

4. Carcasa de la batería climatizada

Los sistemas de regulación térmica protegen las celdas de las baterías de las oscilaciones de temperatura ambiental que degradan el rendimiento y reducen la energía disponible.

5. Supervisión inteligente e integración de BMS

Un sistema inteligente de gestión de baterías garantiza un uso uniforme de las células, detecta desequilibrios y permite detectar a tiempo las ineficiencias. Los sistemas integrados de gestión de la energía (EMS) optimizan aún más el despacho y el comportamiento de carga.

Implicaciones comerciales y residenciales

Para usuarios residencialesLas baterías de bajo rendimiento suelen traducirse en facturas de electricidad más elevadas y un menor retorno de la inversión. Para sistemas solares comercialesespecialmente en regiones con tarifas por tiempo de uso o elevados picos de demanda, una reducción de 20-30% en la capacidad utilizable de la batería puede acarrear importantes pérdidas económicas.

Por eso, los EPC comerciales, los clientes C&I y los operadores de red necesitan un diseño preciso del sistema, expectativas de capacidad reales y socios fiables para el almacenamiento de energía.

Sunpal'Estrategia de la UE para el suministro de energía de alta utilización

En Sunpal, el diseño del sistema no termina con la instalación, sino que comienza con un profundo conocimiento de cómo se comportan las baterías en condiciones reales.

Así es como garantizamos una energía utilizable óptima:

• Dimensionamiento personalizado del sistema: Cada banco de baterías se dimensiona en función de modelos de uso y previsiones de rendimiento solar.
• Arquitectura avanzada de BMS: El equilibrado y el diagnóstico integrados prolongan la vida útil de la batería y optimizan la producción de energía utilizable.
• Diseño resistente a la temperatura: Nuestros sistemas incluyen aislamiento térmico o HVAC para instalaciones en climas extremos.
• Control en tiempo real: Los clientes y los instaladores acceden a las métricas de rendimiento para solucionar problemas o ajustar los parámetros del sistema a distancia.
• Componentes de alta eficiencia: Sólo se utilizan inversores, células y sistemas de control con la máxima eficiencia.

Con instalaciones en Europa, el sudeste asiático y América, los sistemas Sunpal ofrecen sistemáticamente ratios de energía utilizable superiores a la media del sector.

Conclusiones: Replanteamiento de la capacidad de las baterías solares

El mito de que una batería solar debe ofrecer siempre toda su capacidad nominal puede dar lugar a expectativas inadecuadas y a la insatisfacción del cliente. La verdad es más matizada, pero también más manejable.

Comprender y abordar los factores de pérdida de energía en los sistemas de baterías permite a las empresas ofrecer soluciones optimizadas de energía solar + almacenamiento que maximizan el rendimiento energético, la vida útil y la rentabilidad de la inversión.

Si sus sistemas de almacenamiento de energía sólo ofrecen una capacidad útil de 60-65%, puede que haya llegado el momento de actualizarlos o rediseñarlos. Y para los nuevos proyectos, integrar la mejor tecnología y los mejores principios de diseño desde el principio reportará beneficios a largo plazo.

¿Quieres aumentar la energía útil de tu sistema de almacenamiento solar? Póngase en contacto hoy mismo con el equipo técnico de Sunpal para crear una solución más inteligente y eficiente adaptada a sus objetivos energéticos.