Hablando de baterías en general podemos diferenciar varios sistemas de carga: (U) a tensión constante, (IA) a intensidad constante, (IU) a tensión e intensidad constante, (UA) a tensión creciente, etc,

Sin embargo en instalaciones fotovoltaicas aisladas y dado que no podemos prever la irradiancia del sol estamos obligados a que las baterías carguen la mayor energía posible cuando sea posible.

El sistema de carga de baterías puede ser a dos fases o a tres fases y en estos sistemas se definen las tensiones de referencia de carga de las baterías.

Sistema de carga a dos fases.

Regulador de carga de baterías de dos fases
Sistema de carga a dos fases

BULK. Fase inicial de carga con corriente de carga elevada, la máxima que pueda entregar el campo fotovoltaico. En esta fase la batería alcanza el 90 % de su capacidad.

FLOTACIÓN. La batería oscila entre una tensión mínima y otra máxima manteniéndose en este margen y tomando del campo fotovoltaico sólo la energía que necesita para mantenerse en este nivel de oscilación. Repone el consumo energético de la instalación y todo ello en ciclos muy pequeño con una frecuencia que puede llegar a los 2 khz.

Sistema de carga a tres fases.

Es el sistema de carga más habitual, en el se diferencian las fases de Bulk o carga profunda, de absorción y de flotación.

Regulador de carga  de baterías de tres fases
Sistema de carga a tres fases

AMANECER: En la primera zona, la tensión generada por el campo fotovoltaica comienza a subir a medida que va amaneciendo pero el inversor no llegará a conectarse hasta que no se supere la tensión mínima.

En esta zona el campo fotovoltaico permanece en circuito abierto.

BULK-CARGA PROFUNDA. Al alcanzar el campo fotovoltaico la tensión mínima del regulador, éste se conecta y obliga a trabajar a las células solares en el punto de máxima potencia. Se generará la mayor intensidad y la batería se cargará lo más rápido posible. La tensión de carga irá disminuyendo al avanzar el día por el efecto del incremento de la temperatura en las placas solares. En este tramo la batería irá incrementando la tensión.

ABSORCIÓN: En el tramo anterior la batería fue aumentando su tensión hasta llegar a la tensión de absorción, en este momento el campo fotovoltaico reduce su aportación de energía trabajando las células solares lejos del punto de máxima potencia, a la derecha del punto de máxima potencia, con ello mantenemos una tensión en la batería prácticamente constante, a la vez que seguimos cargando la batería.

FLOTACIÓN: Llegada a una carga de la batería de aproximadamente el 90 % la carga entra en flotación y se mantiene entre un rango de tensiones muy pequeño conectando y desconectando la carga. La batería toma del campo fotovoltaico únicamente la energía que necesita en función del consumo de las cargas para mantenerse en el nivel de flotación.

ANOCHECER. La curva de tensión del campo solar irá disminuyendo a medida que el sol comienza a palidecer, y la batería comenzará a descargarse con el consumo nocturno.

EQUALIZACIÓN. Periódicamente se someterá durante un cierto tiempo a la batería a la tensión de equalización. Con la tensión de ecualización aplicamos a la batería una tensión máxima para provocar la homogenización del electrolito. El electrolito comienza a burbujear y hace que las capas más densas que fueron depositándose en el nivel inferior se diluyan en todo el electrolito.

En la figura podemos observar las curvas de carga de tensión y corriente de un inversor híbrido real.

Curvas de carga tensión y corriente en inversor híbrido

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