El uso de sistemas fotovoltaicos con baterías es una práctica consolidada. Inicialmente, se utilizaban baterías de plomo-ácido para almacenar electricidad, lo que permitía su uso durante periodos sin generación. Los sistemas aislados de la red eléctrica utilizaban ampliamente esta tecnología de almacenamiento, ya que, en aquel momento, era la alternativa más adecuada y asequible.
Sin embargo, se sabe que debido a características inherentes a la química y a los procesos de producción, estas baterías ya no son la mejor opción para este tipo de aplicaciones.
La intolerancia a las condiciones de funcionamiento cíclicas, la mayor susceptibilidad a temperaturas más elevadas, el peso y tamaño excesivos, incluso para capacidades menores, y la falta total de seguimiento y control del funcionamiento siempre han sido propiedades adversas que han contribuido a la ineficiencia y falta de fiabilidad de los sistemas de baterías.
En este contexto, se realizan análisis químicos o mecánicos de la batería en cuestión, pero destaca la falta de sistemas adecuados de seguimiento y control operativo.
Las baterías de plomo-ácido son dispositivos puramente electroquímicos, diseñados sin sistemas de monitorización ni control operativo. Algunos modelos incorporan soluciones de seguridad mecánica, como protección contra incendios o explosiones, pero carecen de interfaces o dispositivos capaces de informar al inversor sobre parámetros como el estado de carga, la vida útil, las condiciones de funcionamiento o incluso la confirmación de la conexión al sistema.
Con el avance de la tecnología incorporada a los inversores a lo largo del tiempo, estos dispositivos se han vuelto capaces de obtener, aunque de forma indirecta, cierta información relevante sobre las baterías conectadas a ellos.
Estos inversores monitorizaban parámetros como el voltaje y la corriente de la batería, estimando su estado de carga. Sin embargo, al tratarse de lecturas indirectas y empíricas, esta información no siempre era precisa, lo que en algunos casos comprometía la fiabilidad del sistema.
Con la consolidación de las baterías de litio en el mercado, estos dispositivos comenzaron a ofrecer mayor eficiencia, mayor vida útil y mayor resistencia a altas temperaturas, además de incorporar circuitos electrónicos encargados de monitorear, controlar y brindar información sobre el estado operativo de las baterías.
Con la llegada de las baterías de litio surgió también la posibilidad de comunicación directa con inversores, lo que contribuyó a instalaciones más eficientes, seguras y con un mayor nivel de automatización.
Esta comunicación permite el intercambio de información crucial sobre el estado de la batería, como el nivel de carga (SoC – State of Charge), la corriente máxima admitida, el estado de alarma y el estado de salud de la batería (SoH – State of Health), optimizando así el proceso de carga y descarga y protegiendo la batería, el inversor y el sistema en su conjunto contra daños.
Ahora, de forma directa y en tiempo real, la batería informa al inversor de una serie de datos y parámetros que permiten una toma de decisiones más asertiva que antes, cuando todo era indirecto o empírico.
El circuito electrónico que realiza el monitoreo se conoce como BMS (Battery Management System) y generalmente es un sistema basado en un microprocesador que realiza las funciones de monitorear el funcionamiento y estado de las celdas de litio, controla los procesos de carga y descarga de dichas celdas, protege el funcionamiento general de la batería y tiene la posibilidad de reportar una serie de parámetros a través de un puerto de comunicación.
Estos parámetros pueden ser transmitidos e interpretados por los inversores fotovoltaicos, que utilizan sus algoritmos internos para identificar los puntos ideales de funcionamiento de las baterías, como la corriente de carga más adecuada, el momento justo para detener la recarga para evitar la sobrecarga, comprobar el estado de carga y la cantidad de energía almacenada, todo ello de forma directa y precisa.
La llegada de la comunicación entre inversores y baterías ha permitido avances tecnológicos y de calidad sin precedentes. La comunicación también garantiza la compatibilidad entre diferentes marcas y modelos de inversores y baterías, ya que los fabricantes pueden homologar sus productos para su funcionamiento conjunto.
¿Y cómo funciona esta comunicación? Mediante un medio físico y un protocolo de comunicación. El medio físico es por donde viajan las señales eléctricas que transportan la información. El protocolo de comunicación, por otro lado, es la organización lógica de cómo se entrega la información, garantizando que tanto el inversor como la batería puedan interpretarla correctamente.
Es similar a la comunicación entre personas. El medio físico puede ser papel, correo electrónico, voz, gestos o cualquier otra forma de compartir información.
Los protocolos de comunicación se componen de las reglas gramaticales y el vocabulario que permiten a una persona entenderse con otra. Los diferentes protocolos de comunicación se comparan a menudo con los distintos idiomas que se hablan en el mundo.
Para iniciar la comunicación entre baterías e inversores, ambos deben tener el mismo medio físico de interconexión. Normalmente, este medio físico es un puerto de comunicación RS-485 estándar o un puerto CAN.
Ambos deben ser compatibles. Si la batería se comunica mediante un puerto CAN, el inversor también debe hacerlo. Estos dos estándares son los más comunes para inversores fotovoltaicos y se encuentran en varios modelos de baterías.
La mayor diversidad reside en el protocolo de comunicación. Es habitual que cada fabricante de baterías o inversores cree su propio protocolo para adaptarse mejor a las necesidades de sus equipos e intereses. No existe un protocolo estándar ni uno regido por un estándar, pero es frecuente encontrar algunos que sean los más utilizados.
Algunos inversores adoptan los protocolos más comunes del mercado para garantizar una mayor compatibilidad con baterías de distintos fabricantes. Lo mismo aplica a las baterías.
Lo importante es que las baterías y los inversores de la misma instalación sean compatibles, que se comuniquen entre sí y utilicen el mismo medio físico. Para lograrlo, los fabricantes de estos dispositivos colaboran para garantizar la compatibilidad y una comunicación adecuada.
Al instalar una batería de litio con un inversor, es fundamental verificar primero la compatibilidad entre los dispositivos. Tras esta confirmación, se realizan las conexiones de alimentación y los cables de comunicación, que suelen utilizar pares trenzados con conectores RJ-45, similares a los utilizados en redes informáticas. Sin embargo, este estándar puede presentar algunas variaciones.
Tras conectar físicamente los dispositivos, es necesario configurar el inversor para que coincida con el modelo de batería o el protocolo de comunicación correspondiente. Una vez completado este paso, el sistema estará listo para funcionar.
Algunos inversores dependen necesariamente de la comunicación con baterías para funcionar, lo que resalta la relevancia y centralidad de esta interfaz en el sistema.
En el laboratorio de desarrollo de SecPower se reciben varios inversores de diferentes marcas y modelos para realizar ajustes y pruebas que aseguren la correcta comunicación con las baterías de la empresa.
Es un proceso minucioso que implica numerosas pruebas y procedimientos, pero es esencial para la seguridad y la eficiencia de las instalaciones. Actualmente, las baterías SecPower, ya sean de bajo o alto voltaje, son compatibles con más de 30 marcas y modelos de inversores, los principales comercializados en el país.
Antes de utilizar una batería de litio con un inversor fotovoltaico, es fundamental verificar la compatibilidad entre los dispositivos. Esta información puede obtenerse de los fabricantes o sus representantes autorizados.
Las opiniones e información expresada son responsabilidad exclusiva del autor y no necesariamente representan la posición oficial del autor. Canal solares.
