Guía de baterías solares: ¿Valen la pena? (junio de 2023)

Los paneles solares pueden ahorrarle miles de dólares en facturas de electricidad durante su vida útil, pero sus paneles solo generarán energía durante el día. Las baterías solares eliminan esta limitación y brindan un sistema de almacenamiento de energía con el que puede contar durante los días nublados y la noche.

Los paneles solares autónomos son una excelente inversión, pero un banco de baterías mejora su funcionalidad. En este artículo, el equipo de Guides Home cubrirá todo lo que necesita saber sobre las baterías solares, incluidos los diferentes tipos y cómo funcionan, el costo y cómo elegir una batería para su sistema solar.

Una batería solar es un dispositivo que almacena carga eléctrica en forma química y puede usar esa energía en cualquier momento, incluso cuando sus paneles solares no están generando energía. Aunque los sistemas de respaldo de batería que están acoplados con paneles solares a menudo se denominan baterías solares, pueden almacenar carga de cualquier fuente de electricidad. Esto significa que puede recargar una batería con energía de la red cuando los paneles solares tienen poca productividad, o puede usar otras fuentes renovables como las turbinas eólicas.

Existen diferentes tipos de químicas de baterías, cada una con sus ventajas y limitaciones. Algunos tipos de baterías son adecuados para aplicaciones en las que necesita una gran cantidad de energía en poco tiempo, mientras que otras funcionan mejor cuando necesita una salida constante durante un período más largo. Algunas químicas comunes utilizadas por las baterías solares son plomo-ácido, iones de litio, níquel-cadmio y flujo redox.

Al comparar baterías solares, debe considerar tanto la potencia de salida nominal (kilovatios o kW) como la capacidad de almacenamiento de energía (kilovatios hora o kWh). La potencia nominal le indica la carga eléctrica total que puede conectar a una batería, mientras que la capacidad de almacenamiento le indica cuánta electricidad puede contener una batería. Por ejemplo, si una batería solar tiene una potencia nominal de 5 kW y una capacidad de almacenamiento de 10 kWh, puede asumir:

Es importante tener en cuenta que la potencia nominal de los paneles solares y los sistemas de almacenamiento de baterías no son lo mismo. Por ejemplo, podría tener un sistema solar doméstico de 10 kW con una batería que tenga una potencia nominal de 5 kW y un banco de almacenamiento de 12 kWh.

Puede esperar pagar alrededor de $ 25,000 a $ 35,000 por un sistema solar y una batería, según el tamaño y otros factores como su ubicación, según la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable de EE. UU. Por lo general, es más barato (y más fácil) instalar los paneles y la batería al mismo tiempo: una batería por sí sola puede costar entre $12 000 y $22 000 si decide comprar almacenamiento después de instalar los paneles solares.

En términos de rendimiento, las baterías de iones de litio se consideran la mejor opción para aplicaciones domésticas en las que es necesario cargarlas y descargarlas a diario.

Gracias a la Ley de Reducción de la Inflación, que se aprobó en agosto de 2022, las baterías solares califican para un crédito fiscal federal del 30 %. Este es un crédito que puede reclamar en sus impuestos federales sobre la renta para el año en que compra su sistema solar. Entonces, por ejemplo, puede reclamar $3,000 como deducción de impuestos si compra una unidad de $10,000. Si bien solo puede reclamar el crédito una vez, puede transferirlo al próximo año si los impuestos que debe son menores que el monto de su crédito.

La siguiente tabla describe las características clave de cuatro tipos comunes de baterías solares, junto con el costo promedio de cada una cuando se usa en entornos residenciales.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) publica informes periódicos con los datos de costos más recientes para sistemas solares y de baterías en proyectos residenciales, comerciales y a escala de red. El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) mantiene una base de datos similar, que cubre múltiples tecnologías de baterías en aplicaciones a escala de megavatios (más de 1000 kW).

Todas las baterías solares tienen la misma función básica, pero cada tipo es adecuado para diferentes aplicaciones. Su batería solar ofrecerá una mayor confiabilidad y retorno de la inversión cuando su química sea adecuada para la aplicación en cuestión.

Por ejemplo, algunos consumidores de electricidad están sujetos a precios de kWh más altos en ciertos momentos del día, o cargos adicionales por picos repentinos en el consumo. En este caso, necesita un banco de baterías capaz de entregar grandes cantidades de electricidad en poco tiempo. Las baterías de iones de litio son adecuadas para esta tarea, pero no las baterías de flujo redox.

Independientemente del tipo de batería, también debe tener en cuenta la profundidad de descarga (DoD), que indica la capacidad utilizable de la batería. La vida útil de una batería se puede acortar drásticamente si excede el DoD, o incluso puede causar daños permanentes. Por ejemplo, usar el 70 % de la energía almacenada es aceptable con una batería solar clasificada para un 80 % de DoD, pero no con una batería con un 50 % de DoD.

Las baterías de plomo-ácido son una tecnología establecida, comúnmente utilizada por los sistemas de energía solar fuera de la red en ubicaciones remotas. Las baterías de plomo-ácido son asequibles y tienen una cadena de suministro bien establecida debido a su popularidad, por lo que puede encontrar fácilmente proveedores y soporte técnico.

A pesar de su bajo costo, las baterías de plomo-ácido tienen algunas limitaciones técnicas que debes considerar:

Una batería de fibra de vidrio absorbida o AGM es una versión mejorada de la batería de plomo-ácido tradicional. Pueden cargarse más rápido mientras tienen un diseño a prueba de derrames y más durabilidad. También puede encontrar baterías de ciclo profundo AGM que están diseñadas para 80% DoD.

El uso de baterías de plomo-ácido junto con paneles solares requiere controladores de carga para mantener una corriente de carga adecuada. Estas baterías no deben conectarse directamente a su panel solar, o su sistema puede dañarse por una corriente excesiva.

Las baterías de iones de litio se han vuelto muy populares en los últimos años ya que pueden lograr una sinergia con los paneles solares y las turbinas eólicas. Por ejemplo, Tesla Powerwall y Enphase IQ son dos tipos de baterías de iones de litio que se usan comúnmente en aplicaciones solares domésticas. También puede encontrar baterías de litio más pequeñas de marcas como Renogy y WindyNation, que son portátiles y más adecuadas para proyectos solares de bricolaje.

Las baterías de fosfato de hierro y litio o LFP son un subtipo de baterías de litio, caracterizadas por una vida útil superior. Las mejores baterías LFP ofrecen una vida útil de más de 4000 ciclos al 80 % de DoD, lo que significa que pueden durar más de 10 años con un ciclo de carga diario. Esto convierte a las baterías LFP en el complemento ideal para las instalaciones solares. A diferencia de las baterías de plomo-ácido, que necesitan controladores de carga separados, muchos de los modelos de baterías de litio que están disponibles comercialmente vienen con cargadores y controles incorporados.

El principal inconveniente de las baterías de iones de litio es el alto precio, pero esto podría cambiar en un futuro próximo: el Departamento de Energía de EE. UU. tiene como objetivo una reducción del 90 % en los costos de almacenamiento de energía para 2030. Las baterías de litio también pueden sufrir un fenómeno llamado fuga térmica cuando se utilizan a altas temperaturas, lo que hace que se incendien. Puede evitar la fuga térmica asegurándose de que sus baterías sean de alta calidad y que las instalen electricistas calificados.

Las baterías de níquel-cadmio se caracterizan por su durabilidad, tolerancia a altas temperaturas y necesidades de mantenimiento sencillas. Gracias a estas características de rendimiento, las baterías de níquel-cadmio son populares en aplicaciones industriales y de servicios públicos. Desafortunadamente, el cadmio es altamente tóxico para los humanos, por lo que no se recomiendan las baterías de níquel-cadmio en los hogares.

Las baterías de flujo almacenan energía separando las cargas eléctricas positivas y negativas en soluciones químicas, que se almacenan en tanques separados. Cuando estas dos soluciones interactúan, experimentan una reacción de reducción-oxidación (redox) y la batería libera energía. Esta tecnología de batería también se conoce como "flujo redox" por este motivo.

La principal desventaja de las baterías de flujo redox es su necesidad de espacio y no son rentables para proyectos a pequeña escala. Incluso un pequeño sistema de batería de flujo redox puede tener el tamaño de un contenedor de envío, por lo que no es viable usar baterías de flujo en sistemas solares domésticos.

El primer paso para elegir una batería solar es comprender sus necesidades energéticas. El consumo de electricidad anual promedio para un residente de EE. UU. fue de 10 632 kWh en 2021, lo que promedia alrededor de 886 kWh por mes, según la Administración de Información de Energía de EE. UU. Conocer su consumo promedio de energía puede ayudarlo a determinar mejor factores importantes como la capacidad ideal de su batería o cuánta energía puede almacenar una batería.

Las baterías de iones de litio se recomiendan para los sistemas solares domésticos, ya que su larga vida útil es adecuada para un ciclo de carga diario. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido son viables como sistemas de energía de respaldo que se usan ocasionalmente o como parte de un sistema fuera de la red.

Las baterías domésticas se pueden clasificar en función de cómo interactúan con los paneles solares:

Solo puede usar baterías acopladas a CC si tiene un inversor híbrido, que está diseñado para administrar paneles solares y almacenamiento de energía simultáneamente. Si sus paneles solares tienen un inversor tradicional que no puede manejar el almacenamiento de energía, necesita una batería acoplada a CA con un inversor dedicado.

Si tiene la intención de usar su batería como fuente de energía de respaldo, verifique sus especificaciones para asegurarse de que pueda funcionar fuera de la red. No todas las baterías solares están diseñadas para usarse durante cortes de energía, y muchos modelos solo pueden funcionar cuando están sincronizados con la red.

En general, vale la pena instalar una batería solar cuando se pueden lograr ahorros mayores que el costo de propiedad. Una batería doméstica puede agregar más de $10,000 al costo de un sistema de paneles solares, pero existen varios escenarios en los que puede aprovechar el almacenamiento de energía, que incluyen:

No puede usar paneles solares solos como fuente de energía de respaldo durante apagones o condiciones subóptimas, debido a su salida variable, pero una batería cargada puede mantener sus electrodomésticos en funcionamiento. Además, si la compañía eléctrica local cobra tarifas más altas durante ciertas horas, puede evitar costos cambiando a una batería solar.

Una batería solar también es útil si su compañía eléctrica local no ofrece medición neta. Si bien no obtendrá crédito por enviar el exceso de energía solar a la red, una batería aún le permitirá usar esa energía adicional. Sin embargo, esto solo tiene sentido desde el punto de vista financiero si el costo de propiedad de la batería es menor de lo que pagaría por usar la red normalmente durante la noche.

Tenga en cuenta que el crédito fiscal federal del 30% no solo está disponible para paneles solares, sino también para baterías domésticas. Este crédito fiscal se puede combinar con cualquier incentivo solar ofrecido por los gobiernos locales y las empresas de servicios públicos. El rendimiento financiero que ofrece un sistema de batería solar mejora cuando combina incentivos de varios programas.

Las baterías de iones de litio se consideran la mejor opción para los sistemas de energía solar domésticos, ya que pueden alcanzar una larga vida útil incluso con un ciclo de carga diario.

Las baterías solares son caras pero útiles en varias aplicaciones. Los siguientes son algunos casos en los que el almacenamiento de baterías solares puede tener sentido desde el punto de vista financiero para los usuarios residenciales:

El caso de instalar una batería solar también mejora cuando se tienen en cuenta los programas de incentivos del gobierno local o de su empresa de servicios públicos. EE. UU. ofrece un crédito fiscal federal del 30 % para los sistemas de baterías domésticos con una capacidad de almacenamiento de energía de al menos 3 kWh. Dependiendo de dónde viva, también puede aprovechar los incentivos locales para reducir su costo total.

El precio varía según la marca y el modelo, pero el precio promedio oscila entre $800 y $1,000 por kWh de capacidad de batería. Por ejemplo, el Tesla Powerwall tiene una capacidad de almacenamiento de energía de 13,5 kWh y se vende por unos 11.500 dólares.

Las baterías solares tienen pros y contras como cualquier tecnología de energía renovable. Algunas de las principales limitaciones de las baterías solares incluyen:

La durabilidad no debería ser un problema cuando utiliza una batería de alta calidad instalada por profesionales de la energía solar. Las mejores baterías solares ahora vienen con una garantía de producto de 10 años.

david leonardo es ingeniero electromecánico, MBA, consultor energético y redactor técnico. Su experiencia en eficiencia energética y consultoría solar cubre sectores que incluyen la banca, la fabricación textil, el procesamiento de plásticos, la industria farmacéutica, la educación, el procesamiento de alimentos, el sector inmobiliario y el comercio minorista. También ha estado escribiendo artículos sobre temas de energía e ingeniería desde 2015.

tori addison es un editor que ha trabajado en la industria del marketing digital durante más de cinco años. Su experiencia incluye trabajo de comunicaciones y marketing en los sectores académico, gubernamental y sin fines de lucro. Periodista de oficio, comenzó su carrera cubriendo política y noticias en el Hudson Valley de Nueva York. Su trabajo incluyó cobertura de presupuestos locales y estatales, regulaciones financieras federales y legislación de atención médica.