¿Cuánto duran las baterías solares residenciales?

De pv magazine EE.UU.

En las partes 1 y 2 de esta serie, pv magazine analizó la vida útil productiva de los módulos fotovoltaicos residenciales y los inversores. Aquí examinamos las baterías domésticas, su rendimiento a lo largo del tiempo, y su duración.

El almacenamiento de energía residencial se ha convertido en una característica cada vez más popular de la energía solar doméstica. Una reciente encuesta realizada por SunPower en más de 1.500 hogares reveló que alrededor del 40% de los estadounidenses se preocupan por los cortes de energía de forma regular. De los encuestados que estaban considerando activamente la posibilidad de instalar energía solar en sus hogares, el 70% dijo que tenía previsto incluir un sistema de almacenamiento de energía en baterías.

Además de proporcionar energía de reserva durante los cortes, muchas baterías están integradas con tecnología que permite programar de forma inteligente la importación y exportación de energía. El objetivo es maximizar el valor del sistema fotovoltaico del hogar. Y algunas baterías están optimizadas para integrar un cargador de vehículo eléctrico.

El informe señala un fuerte aumento del interés de los consumidores por el almacenamiento para autoabastecerse de energía solar, lo que sugiere que la reducción de las tarifas de medición neta está desincentivando la exportación de electricidad limpia local. Casi el 40% de los consumidores señalaron el autoabastecimiento como una de las razones para obtener un presupuesto de almacenamiento, frente a menos del 20% en 2022. La energía de reserva para cortes y el ahorro en las tarifas de servicios públicos también se enumeraron como razones principales para incluir el almacenamiento de energía en una cotización.

Las tasas de instalación de baterías en proyectos fotovoltaicos residenciales han aumentado de forma constante: en 2020, el 8,1 % de los sistemas fotovoltaicos residenciales instalaron baterías, según el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y en 2022 esa tasa superó el 17 %.

Vida útil de una batería

Los periodos de garantía pueden dar una idea de las expectativas del instalador y el fabricante sobre la vida útil de una batería. Los periodos de garantía habituales suelen rondar los 10 años. La garantía de la batería Enphase IQ, por ejemplo, finaliza a los 10 años o a los 7.300 ciclos, lo que ocurra primero.

El instalador solar Sunrun afirma que las baterías pueden durar entre 5 y 15 años. Esto significa que es probable que haya que sustituirlas durante los 20-30 años de vida útil de una instalación fotovoltaica.

La esperanza de vida de las baterías depende sobre todo de los ciclos de uso. Como demuestran las garantías de los productos LG y Tesla, los umbrales del 60% o 70% de capacidad están garantizados durante un cierto número de ciclos de carga.

Según el Instituto Faraday, hay dos escenarios de uso que provocan esta degradación: la sobrecarga y la carga lenta. La sobrecarga consiste en aplicar corriente a una batería que está totalmente cargada. Esto puede hacer que se sobrecaliente o incluso que se incendie.

La carga lenta implica un proceso en el que la batería se carga continuamente hasta el 100%, e inevitablemente se producen pérdidas. El rebote entre el 100% y justo por debajo del 100% puede elevar las temperaturas internas, disminuyendo la capacidad y la vida útil.

Según Faraday, otra causa de degradación con el tiempo es la pérdida de iones de litio móviles en la batería. Las reacciones secundarias en la batería pueden atrapar el litio libre utilizable, reduciendo gradualmente la capacidad.

Aunque las bajas temperaturas pueden detener el funcionamiento de una batería de iones de litio, en realidad no la degradan ni acortan su vida útil. Sin embargo, la vida útil total de la batería disminuye a altas temperaturas, afirma Faraday. Esto se debe a que el electrolito que se encuentra entre los electrodos se descompone a temperaturas elevadas, lo que hace que la batería pierda su capacidad de transporte de iones de litio. Esto puede reducir el número de iones de litio que el electrodo puede aceptar en su estructura, agotando la capacidad de la batería de iones de litio.

Mantenimiento

El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) recomienda instalar una batería en un lugar fresco y seco, preferiblemente un garaje, donde el impacto de un incendio (una amenaza pequeña, pero no nula) pueda minimizarse. Las baterías y los componentes que las rodean deben tener una separación adecuada para permitir la refrigeración, y las revisiones periódicas de mantenimiento pueden ser útiles para garantizar un funcionamiento óptimo.

El NREL señala que, siempre que sea posible, hay que evitar las descargas profundas repetidas de las baterías, ya que cuanto más se descargan, menor es su vida útil. Si la batería doméstica se descarga profundamente todos los días, puede que haya llegado el momento de aumentar el tamaño del banco de baterías.

Las baterías en serie deben mantenerse con la misma carga, dice el NREL. Aunque todo el banco de baterías muestre una carga global de 24 voltios, puede haber variaciones de voltaje entre las baterías, lo que es menos beneficioso para proteger todo el sistema a largo plazo. Además, el NREL recomienda que los cargadores y reguladores de carga tengan los valores de tensión correctos, según determine el fabricante.

Según el NREL, las inspecciones también deben ser frecuentes. Algunas de las cosas que hay que comprobar son las fugas (acumulación en el exterior de la batería), los niveles adecuados de fluido y la igualdad de voltaje. NREL dijo que cada fabricante de baterías puede tener recomendaciones adicionales, por lo que comprobar el mantenimiento y las hojas de datos de una batería es una mejor práctica.

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