¿Qué es la descarga profunda de la batería? Errores comunes que acortan la vida útil de la batería
La descarga profunda de la batería es un problema muy común en los sistemas de almacenamiento de energía y afecta directamente a la vida útil de la batería. Especialmente en los sistemas de energía solar, las aplicaciones para caravanas y embarcaciones, los sistemas UPS y las soluciones de energía para telecomunicaciones, las baterías entran regularmente en un ciclo de carga y descarga. Sin embargo, descargar la batería hasta niveles muy bajos puede provocar deformaciones irreversibles en su química interna. Esto no solo acorta la vida útil de la batería, sino que también reduce la eficiencia energética, altera la estabilidad del sistema y provoca costes adicionales inesperados. Comprender qué es la descarga profunda, por qué se produce y cómo se puede prevenir es la base de una estrategia adecuada de gestión de baterías.
¿Qué es la descarga profunda de la batería?
La descarga profunda es la situación en la que se utiliza más del 80 % de la capacidad de la batería o en la que el voltaje nominal de la batería cae por debajo de los valores de funcionamiento seguros. Por ejemplo, para una batería de 12 V, el límite seguro es de aproximadamente 11,8 V. Caer por debajo de este voltaje provoca alteraciones químicas en la estructura de las celdas. La descarga profunda puede causar daños difíciles de revertir, especialmente en baterías de gel y AGM. En las baterías de litio, la descarga profunda puede provocar el cierre completo de las celdas.
En los sistemas de baterías, la descarga profunda suele producirse debido a una elevada demanda de energía, una selección inadecuada de la capacidad o la falta de recarga durante un periodo prolongado. Cuanto más frecuente sea, más se acortará la vida útil general de la batería.
El efecto de la descarga profunda en la química de la batería
Las baterías almacenan energía química gracias a su estructura de electrolito y placas. Cuando se produce una descarga profunda, la estructura de las placas comienza a deteriorarse y, especialmente en el grupo de plomo-ácido, se concentran cristales de sulfato. Esta situación altera el equilibrio ácido del electrolito y reduce la capacidad de la batería.
Cuando la sulfatación se vuelve permanente, la batería no puede proporcionar la corriente y el voltaje deseados, incluso si está completamente cargada. Es decir, la batería parece estar llena, pero su capacidad funcional se ha reducido considerablemente. Este cambio químico es irreversible y acorta la vida útil de la batería.
¿Por qué pierde capacidad una batería descargada profundamente?
Durante una descarga profunda, las estructuras de los materiales activos del interior de la batería se dañan, lo que hace que las reacciones químicas dentro de la batería se vuelvan ineficaces. Esto provoca una disminución de la capacidad. Cuanto más se expone una batería a descargas profundas, más rápido disminuye su capacidad de funcionamiento.
La pérdida de capacidad se manifiesta de la siguiente manera:
- La batería se descarga más rápido.
- Después de cargarse, almacena menos energía.
- El tiempo de carga se prolonga.
- La batería experimenta una caída de voltaje más rápida bajo carga.
Relación entre la vida útil del ciclo de la batería (Cycle Life) y la profundidad de descarga
Cada batería tiene una vida útil. La vida útil indica cuántas veces puede aguantar la batería desde una carga completa hasta una descarga completa. A medida que aumenta la descarga profunda, el número de ciclos disminuye. Por ejemplo, las baterías de gel de ciclo profundo ofrecen 1200 ciclos con un nivel de descarga del 50 %, mientras que con un nivel de descarga del 80 %, este valor puede reducirse a 600 ciclos.
Por lo tanto, utilizar la batería siempre en un rango de capacidad del 50 % al 70 % prolonga considerablemente su vida útil.
AGM, gel y baterías de litio: diferencias en la descarga profunda
Baterías AGM: Son más sensibles a las descargas profundas y, en caso de descargas profundas repetidas, su capacidad disminuye rápidamente.
Baterías de gel: Ofrecen un mayor rendimiento en ciclos profundos y toleran mejor descargas de hasta el 70 %. Por este motivo, son muy comunes en sistemas solares y móviles.
Baterías de litio: El sistema de gestión de baterías (BMS) protege las celdas y se apaga automáticamente cuando se descargan por completo. Sin embargo, las celdas de litio que permanecen apagadas durante mucho tiempo pueden dañarse de forma irreversible.
Razones por las que la descarga profunda es común en los sistemas solares
- Selección inadecuada de la capacidad del panel solar
- Baja capacidad de la batería
- Cálculo incorrecto del consumo de carga
- Los ajustes del regulador de carga son incorrectos.
- En los meses de invierno, la duración de la exposición al sol es reducida.
La instalación de sistemas solares sin calcular la capacidad de la batería es la causa más común de descarga profunda.
Hábitos incorrectos de carga y descarga que acortan la vida útil de la batería
- No cargar la batería hasta su capacidad máxima.
- Descargar completamente la batería con frecuencia.
- Usar un voltaje de carga incorrecto
- Descarga de alta intensidad
Esto reduce considerablemente tanto la vida útil como la eficiencia de la batería.
Sobrecarga, cableado fino y problemas de pérdida
El cableado del sistema desempeña un papel decisivo en la eficiencia de la batería. Los cables de sección delgada se calientan al transportar la corriente de carga y provocan una pérdida de potencia. Esto hace que la batería consuma más energía innecesariamente y se descargue más rápidamente.
La sección del cable siempre debe seleccionarse correctamente en función de la corriente de carga.
El efecto de la selección del dispositivo de control de carga de la batería sobre la descarga profunda
El controlador de carga es un componente crítico que evita la descarga excesiva de la batería. Los reguladores MPPT cargan la batería de forma más eficiente y estable, y ofrecen una mayor eficiencia en comparación con los reguladores PWM. Además, la mayoría de los dispositivos MPPT cuentan con un ajuste de protección contra descarga profunda.
Si este ajuste no se realiza correctamente, la batería puede deteriorarse rápidamente.
Soluciones prácticas que se pueden aplicar para evitar la descarga profunda
- Calcule correctamente la capacidad de la batería según las necesidades reales.
- Configure los ajustes del regulador de carga según el tipo de batería.
- En las baterías de litio, elija siempre modelos que incluyan un sistema de gestión de batería (BMS).
- Si es necesario, añada un panel solar adicional o una segunda batería al sistema.
- Conecte los dispositivos que consumen mucha corriente en un circuito separado.
Estas sencillas medidas aumentan el rendimiento de la batería y reducen los costes a largo plazo.
