¿Cómo calcular un banco de baterías para un sistema solar?

Calcular correctamente un banco de baterías para un sistema solar es fundamental para garantizar la autonomía energética de una instalación fotovoltaica. Una capacidad insuficiente puede provocar interrupciones en el suministro, mientras que un banco sobredimensionado puede incrementar innecesariamente el coste del proyecto.

Para saber cómo calcular un banco de baterías, es necesario conocer el consumo energético diario, los días de autonomía deseados, la tensión del sistema, la profundidad de descarga (DoD) y la eficiencia del inversor.

En esta guía explicamos cómo realizar el cálculo paso a paso, con fórmulas y un ejemplo práctico aplicable a instalaciones solares en México.

1. ¿Qué datos se necesitan para calcular un banco de baterías solar?

Antes de seleccionar las baterías, es necesario recopilar los datos eléctricos y energéticos de la instalación. Estos parámetros permiten determinar la capacidad de almacenamiento que necesita el sistema.

2. ¿Cómo calcular el consumo energético diario?

El primer paso consiste en identificar los equipos que se alimentarán desde el sistema solar y calcular su consumo energético. Para ello, se multiplica la potencia de cada equipo por el número de horas de funcionamiento diario.

Fórmula:

Energía diaria (Wh) = Potencia (W) × Horas de uso (h)

Si existen varios equipos, se suman sus consumos individuales.

Por ejemplo, una vivienda puede tener los siguientes consumos:

El consumo energético estimado es de aproximadamente 5 kWh diarios.

Es importante utilizar el consumo real de los equipos cuando esté disponible. En aparatos como refrigeradores, bombas y compresores, el consumo puede variar porque no funcionan continuamente a su potencia nominal.

3. ¿Cómo determinar la autonomía de un banco de baterías?

La autonomía representa el número de días durante los cuales el sistema puede alimentar los consumos sin recibir energía de los paneles solares ni de otra fuente de carga.

Para calcular la energía necesaria, se multiplica el consumo diario por los días de autonomía deseados.

Fórmula:

Energía de autonomía (kWh) = Consumo diario (kWh) × Días de autonomía

Por ejemplo, si una vivienda consume 5 kWh diarios y necesita un día de autonomía:

5 kWh × 1 día = 5 kWh

Si necesita dos días:

5 kWh × 2 días = 10 kWh

Por tanto, cuanto mayor sea la autonomía requerida, mayor será la capacidad energética que deberá tener el banco de baterías.

4. ¿Cómo influye la profundidad de descarga (DoD)?

La profundidad de descarga, conocida como DoD (Depth of Discharge), indica qué porcentaje de la capacidad nominal de una batería puede utilizarse.

Por ejemplo, una batería de 10 kWh con una profundidad de descarga del 80 % permite utilizar aproximadamente 8 kWh. Si su DoD es del 90 %, la energía disponible será de aproximadamente 9 kWh.

Fórmula:

Capacidad nominal (kWh) = Energía requerida (kWh) ÷ DoD

El DoD debe expresarse en formato decimal.

Estos valores son orientativos. Se debe respetar la profundidad de descarga recomendada por el fabricante para garantizar el funcionamiento y la vida útil de la batería.

5. ¿Cómo calcular la capacidad de un banco de baterías solar en kWh?

Una vez conocido el consumo energético y la autonomía necesaria, se debe considerar la profundidad de descarga y las pérdidas de conversión del inversor.

La fórmula general es:

Capacidad del banco (kWh) = (Consumo diario × Autonomía) ÷ (DoD × Eficiencia del inversor)

Veamos un ejemplo con los siguientes valores:

Sustituyendo los valores:

Capacidad = 5 ÷ (0,80 × 0,90)

Capacidad = 6,94 kWh

Por tanto, se necesita un banco de baterías con una capacidad nominal aproximada de 6,94 kWh.

Este cálculo supone que toda la energía consumida pasa por el inversor. Si existen cargas alimentadas directamente en corriente continua, deben calcularse por separado.

6. ¿Cómo convertir los kWh del banco de baterías a amperios-hora (Ah)?

Después de calcular la capacidad energética, podemos determinar la capacidad eléctrica del banco en amperios-hora (Ah). Este dato es importante para seleccionar las baterías y comprobar que sean compatibles con el sistema.

Fórmula:

Capacidad (Ah) = Energía (Wh) ÷ Tensión (V)

Por ejemplo, para un banco de 48 V con una capacidad de 6.940 Wh:

6.940 Wh ÷ 48 V = 144,58 Ah

Por tanto, se necesita una capacidad nominal aproximada de 145 Ah a 48 V.

Es importante recordar que los kWh representan energía almacenada, mientras que los Ah expresan capacidad eléctrica a una tensión determinada.

¿Qué tensión elegir para el banco de baterías?

La tensión depende de las características del inversor, la potencia de la instalación y las especificaciones de las baterías.

La tensión del banco debe ser compatible con la entrada de baterías del inversor. No se deben conectar baterías en serie o paralelo sin comprobar las configuraciones admitidas por el fabricante.

7. ¿Cómo calcular el número de baterías necesarias?

Una vez conocida la capacidad total requerida, se compara con la capacidad nominal de cada batería para determinar cuántas unidades se necesitan.

Fórmula:

Número de baterías = Capacidad total requerida (kWh) ÷ Capacidad de cada batería (kWh)

Ejemplo:

• Capacidad requerida: 6,94 kWh.
• Capacidad individual: 5,12 kWh.

6,94 ÷ 5,12 = 1,36

Como no es posible instalar 1,36 baterías, se redondea al siguiente número entero.

Resultado: 2 baterías de 5,12 kWh.

La capacidad total instalada será:

2 × 5,12 = 10,24 kWh

Con un DoD del 80 % y una eficiencia del inversor del 90 %, la energía AC estimada disponible será:

10,24 × 0,80 × 0,90 = 7,37 kWh

Por tanto, las dos baterías permiten cubrir el consumo diario estimado de 5 kWh, bajo las condiciones consideradas.

La cantidad definitiva también debe comprobarse según la configuración eléctrica permitida, la corriente máxima de carga y descarga y la potencia que puede entregar el banco.

8. Ejemplo práctico: dimensionamiento de un banco de baterías de 48 V

Vamos a reunir los cálculos anteriores para dimensionar un sistema de almacenamiento residencial.

Se propone utilizar dos baterías de litio de 5,12 kWh cada una, siempre que el fabricante permita la conexión y configuración con el inversor seleccionado.

Resultado: el banco propuesto ofrece una capacidad suficiente para cubrir el consumo diario estimado de 5 kWh, con los márgenes de descarga y conversión considerados.

La tensión de 51,2 V corresponde a una configuración habitual de baterías LiFePO4 de baja tensión. Aunque se utilice como referencia un sistema comercial de 48 V, los cálculos y la compatibilidad deben verificarse con los valores reales de la ficha técnica.

9. ¿Qué otros factores deben considerarse al dimensionar un banco de baterías?

El cálculo energético es el punto de partida, pero no es el único criterio para seleccionar un sistema de almacenamiento solar.

Potencia máxima de descarga. El banco debe ser capaz de entregar la corriente necesaria para alimentar simultáneamente los equipos conectados. También deben considerarse las corrientes de arranque de motores, bombas y compresores.

Compatibilidad entre batería e inversor. Se deben verificar la tensión de funcionamiento, los límites de corriente, los protocolos de comunicación CAN o RS485 y la compatibilidad del sistema de gestión de baterías (BMS).

Capacidad de carga. La batería debe admitir la corriente de carga proporcionada por el inversor o el sistema fotovoltaico. Una batería con capacidad energética suficiente puede presentar limitaciones si su corriente máxima de carga es reducida.

Temperatura de funcionamiento. En determinadas regiones de México pueden registrarse temperaturas elevadas. Es importante comprobar los rangos de temperatura permitidos para carga y descarga, así como las condiciones de ventilación o refrigeración recomendadas.

Ampliación futura. Si se prevé incorporar nuevos equipos o aumentar el consumo, conviene contemplar esa posibilidad desde el dimensionamiento inicial.

10. ¿Cómo calcular correctamente un banco de baterías para un sistema solar?

Para calcular correctamente un banco de baterías se debe comenzar por conocer el consumo energético diario y la autonomía requerida. Después, se aplican los factores de profundidad de descarga y eficiencia del inversor para determinar la capacidad nominal necesaria en kWh.

Finalmente, se convierte esa capacidad a Ah según la tensión del sistema y se selecciona el número de baterías que permita alcanzar la capacidad requerida.

Un dimensionamiento adecuado no solo debe cubrir la energía necesaria, sino también garantizar que la batería y el inversor trabajen dentro de sus límites eléctricos y de funcionamiento.

En Solarpec México puedes consultar nuestras soluciones de baterías para sistemas solares, almacenamiento energético e inversores compatibles para diseñar instalaciones fotovoltaicas adaptadas a las necesidades de cada proyecto.

Consulta nuestras soluciones de almacenamiento: Banco de baterías

Antes de seleccionar los equipos, verifica siempre las fichas técnicas y las condiciones de compatibilidad indicadas por cada fabricante.