Conocimientos de cableado de baterías en serie y paralelo.

A la hora de construir un sistema de energía solar, una de las consideraciones más importantes es cómo conectar las baterías. Dos métodos comunes son conectarlas en serie o en paralelo. Cada método tiene sus ventajas y posibles problemas, por lo que es importante comprender las diferencias entre ellos antes de tomar una decisión.

Parte 1: Todo sobre circuitos en serie

1.1 ¿Qué es una conexión de batería en serie?

Para aumentar la tensión de salida total de un paquete de baterías, se suele utilizar la conexión en serie de baterías LiFePO4. Esto implica conectar varias celdas en serie, con el terminal positivo de una celda conectado al terminal negativo de la siguiente, hasta alcanzar la tensión requerida. Si bien la capacidad total del paquete de baterías se mantiene igual que la de una sola celda, este método proporciona una mayor tensión de salida. Gracias a su capacidad para suministrar altas tensiones, la conexión en serie se utiliza con frecuencia en aplicaciones como vehículos eléctricos, sistemas de energía solar y sistemas de alimentación de emergencia para edificios.

Supongamos que enciendes cuatro Baterías de 12,8 V y 100 Ah en serie. En este caso, se obtiene una tensión combinada de 51,2 V, mientras que la capacidad de la batería, medida en amperios-hora (Ah), permanece sin cambios en 100 Ah.

1.2 Las funciones de los circuitos en serie

• Aumento de la tensión de salida: Al conectar las celdas en serie, se incrementa el voltaje de salida para cumplir con los requisitos de las aplicaciones de alto voltaje.
• Fuente de energía eficiente: Los circuitos en serie pueden proporcionar una fuente de alimentación eficiente para dispositivos que requieren alto voltaje y baja corriente. Esto se debe a que el voltaje aumenta mientras que la capacitancia total permanece constante.
• Gestión de la batería: Al cargar o descargar baterías conectadas en serie, el sistema se puede gestionar fácilmente controlando los voltajes en cada celda.
• Seguridad:Las conexiones en serie son menos propensas al sobrecalentamiento porque cada celda distribuye la carga de manera uniforme. Esto reduce la probabilidad de que una sola celda se sobrecargue o se sobrecaliente, aumentando así la seguridad del paquete de baterías.
• Escalabilidad:La conexión en serie permite la escalabilidad, lo que significa que se pueden agregar celdas adicionales según sea necesario para aumentar la salida de voltaje general del sistema.

1.3. Los problemas potenciales de los circuitos en serie

• Capacidad total reducida:Si bien el voltaje de salida aumenta cuando las celdas se conectan en serie, la capacidad total del sistema de baterías permanece igual, lo que significa que se puede almacenar menos energía.
• Riesgo de descarga profunda:Si una celda de un paquete de baterías conectado en serie se descarga por debajo de su nivel mínimo seguro, esto puede provocar daños permanentes o incluso el fallo de esa celda y posiblemente de otras celdas de la serie.
• Requisitos administrativos complejos:Cuando las celdas se conectan en serie, deben gestionarse cuidadosamente para evitar la sobrecarga o la descarga excesiva, lo que puede provocar una carga desequilibrada y, a su vez, afectar la salud general del sistema de baterías.

Para mitigar estos problemas, es fundamental asegurarse de que todas las celdas del banco de baterías conectado en serie tengan capacidades y antigüedad similares. Powerqueen recomienda añadir baterías nuevas a su banco de baterías dentro de los tres meses posteriores a la compra de la batería original. Esto garantiza que las baterías nuevas tengan una vida útil comparable a la de las actuales y se integren perfectamente en su sistema. Una carga adecuada y la monitorización del voltaje del banco también son esenciales para evitar la sobrecarga y asegurar un funcionamiento eficiente del mismo.

Parte 2: Todo sobre circuitos en paralelo

2.1 ¿Qué es la conexión en paralelo de baterías?

La conexión en paralelo de baterías consiste en conectar varias baterías, positivo con positivo y negativo con negativo. En esta configuración, la tensión de salida del banco de baterías se mantiene igual que con una sola batería, pero la capacidad total del sistema aumenta. La conexión en paralelo se utiliza frecuentemente en aplicaciones que requieren un alto almacenamiento de energía, como sistemas solares aislados de la red o vehículos eléctricos donde se necesita un tiempo de funcionamiento prolongado.

Cierran, por ejemplo, cuatro Baterías de 12,8 V y 100 Ah conectados en paralelo. En este caso, se obtiene una capacidad combinada de 400 Ah, mientras que el voltaje permanece sin cambios en 12,8 V.

2.2 Las funciones de los circuitos en paralelo

• Mayor capacidad: La función principal del circuito en paralelo es aumentar la capacidad total del sistema de baterías manteniendo constante la tensión de salida.
• Uso eficiente de la energía: La conexión en paralelo permite que los dispositivos consuman más corriente sin afectar el voltaje general del sistema, lo que garantiza un uso más eficiente de la energía.
• Mayor tiempo de ejecución: La conexión en paralelo se utiliza frecuentemente en aplicaciones donde se requiere un tiempo de funcionamiento más prolongado, como sistemas de energía solar fuera de la red o vehículos eléctricos.
• Mayor fiabilidad:Al combinar varias baterías en paralelo, el sistema se vuelve menos dependiente de una sola batería, lo que mejora la fiabilidad del sistema.
• Administración sencilla:Dado que cada batería en un circuito en paralelo recibe el mismo voltaje, se pueden cargar y descargar individualmente sin afectar a las demás baterías del sistema.
• Escalabilidad: Las conexiones en paralelo permiten la escalabilidad al agregar más baterías según sea necesario para aumentar la capacidad general del sistema.

2.3. Los problemas potenciales de los circuitos en paralelo

Si bien los circuitos en paralelo ofrecen varias ventajas, también presentan riesgos y desafíos potenciales que deben tenerse en cuenta.

• Mayor riesgo de sobrecarga y sobrecalentamiento:Conectar las baterías en paralelo aumenta la capacidad total del sistema de baterías, lo que facilita extraer más corriente de la que las baterías pueden soportar, lo que conlleva sobrecargas, sobrecalentamiento e incluso riesgo de incendio.
• Dificultades para equilibrar la carga entre las baterías:Cuando las baterías se conectan en paralelo, las fluctuaciones en su capacidad o antigüedad pueden provocar un desequilibrio, lo que reduce su rendimiento y vida útil.
• Eficiencia reducida:Los circuitos en paralelo pueden provocar una menor eficiencia porque la resistencia interna de cada batería afecta a la resistencia total del sistema, lo que puede reducir la cantidad de energía suministrada a la carga.

Parte 3: Comparación entre la conexión en serie y en paralelo de baterías LiFePO4

En esta sección, analizaremos las similitudes y diferencias entre las conexiones en serie y en paralelo de las baterías LiFePO4.

3.1 Similitudes:

• Capacidad para aumentar el rendimiento general de la batería:Tanto las conexiones en serie como en paralelo pueden mejorar el rendimiento general del paquete de baterías. Las conexiones en serie aumentan la tensión de salida, mientras que las conexiones en paralelo aumentan la capacidad.
• Usos en diversas aplicaciones:Los circuitos tanto en serie como en paralelo se utilizan en una variedad de aplicaciones, como autocaravanas, barcos, casas solares, vehículos eléctricos y otros sistemas fuera de la red eléctrica.

3.2 Diferencias:

• Salida de voltaje:La conexión en serie aumenta la tensión de salida total del paquete de baterías, mientras que la conexión en paralelo no modifica la tensión de salida de una sola celda o batería.
• Capacidad:La conexión en paralelo aumenta la capacidad total del paquete de baterías, mientras que la conexión en serie no afecta la capacidad, sino solo el voltaje de salida.
• Eficiencia:La conexión en paralelo es generalmente más eficiente que la conexión en serie porque cada celda o batería se carga y descarga de forma independiente, mientras que la conexión en serie puede verse afectada si falla una celda o batería.

En resumen, tanto las conexiones en serie como en paralelo de las baterías LiFePO4 ofrecen ventajas similares, pero difieren en cuanto a voltaje de salida, capacidad y eficiencia. La elección del tipo de conexión depende de la aplicación específica y las características de rendimiento deseadas.

Parte 4. Preguntas frecuentes sobre conexiones en serie y en paralelo de baterías

4.1 ¿Cuántas baterías se pueden conectar en serie?

La cantidad de baterías que se pueden conectar en serie depende generalmente de la batería y de su fabricante. Por ejemplo, algunas baterías permiten... Reina del PoderSe pueden conectar en serie hasta cuatro baterías LiFePO4 para crear un sistema de 48 voltios. Para evitar exceder el límite recomendado para baterías conectadas en serie, es importante consultar al fabricante de la batería.

4.2 ¿Cuántas baterías se pueden conectar en paralelo?

En general, no hay límite en la cantidad de baterías que se pueden conectar en paralelo, siempre y cuando sean idénticas y tengan las mismas especificaciones.Sin embargo, es fundamental asegurarse de que el calibre del cable y el sistema de carga de la batería puedan soportar el aumento de corriente resultante de la conexión en paralelo. Siempre se recomienda seguir las instrucciones del fabricante y consultar con un profesional al conectar varias baterías en paralelo para garantizar un rendimiento y una seguridad óptimos.

4.3 ¿Las baterías duran más cuando están conectadas en serie o en paralelo?

Las conexiones en serie y en paralelo tienen diferentes efectos sobre la duración de la batería, por lo que es difícil afirmar de forma definitiva qué tipo de conexión hace que las baterías duren más.

En una conexión en serie, las baterías se conectan entre sí, con los terminales positivos conectados a los negativos, lo que resulta en un mayor voltaje de salida. Esta configuración puede someter a la batería a mayor estrés y calor, reduciendo potencialmente su vida útil. Si una celda falla o se deteriora, puede afectar negativamente a toda la batería.

Por otro lado, en una conexión en paralelo, las baterías se conectan entre sí, con los terminales positivos conectados a los terminales positivos y los terminales negativos a los terminales negativos. El voltaje de salida se mantiene igual que con una sola batería, pero la capacidad aumenta. La conexión en paralelo distribuye la carga de manera más uniforme entre las celdas, lo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento y la probabilidad de fallas prematuras por sobrecarga.

En general, la vida útil de una batería depende de varios factores, como el tipo de batería, los patrones de uso, el mantenimiento y la temperatura. La duración de las baterías conectadas en serie o en paralelo depende de las circunstancias específicas. Siempre es recomendable seguir las recomendaciones del fabricante y consultar con un experto al conectar varias baterías en serie o en paralelo para garantizar un rendimiento, una seguridad y una vida útil óptimos.

Conclusión

En resumen, al construir un sistema de energía solar u otros sistemas aislados de la red, elegir el método de conexión adecuado para las baterías es fundamental. Tanto las conexiones en serie como en paralelo tienen sus ventajas y desventajas, y la elección depende de los requisitos y la aplicación específicos.

La conexión en serie es ideal para aplicaciones que requieren alto voltaje, mientras que la conexión en paralelo ofrece mayor capacidad para un tiempo de funcionamiento más prolongado. Cada método de conexión presenta problemas potenciales, como el riesgo de sobrecalentamiento o la reducción de la eficiencia. Para mitigar estos riesgos, es fundamental una gestión y un mantenimiento adecuados de la batería.

Al conectar baterías en serie o en paralelo, se recomienda seguir las instrucciones del fabricante y consultar con un experto para garantizar un rendimiento, una seguridad y una vida útil óptimos. Utilizar el tipo de conexión y la gestión de baterías adecuados maximizará el rendimiento y la capacidad de almacenamiento de energía de su banco de baterías para aplicaciones fuera de la red eléctrica.