Un sistema de gestión de baterías BMS es una herramienta eficaz para prolongar la vida útil de las baterías de un sistema solar. Además, ayuda a garantizar su seguridad y fiabilidad. A continuación, se detalla un sistema BMS y sus beneficios.
Cómo funciona un sistema BMS
Un BMS para baterías de litio utiliza una computadora especializada y sensores para regular el funcionamiento de la batería. Los sensores analizan la temperatura, la velocidad de carga, la capacidad de la batería y otros parámetros. Una computadora integrada en el sistema BMS realiza cálculos que regulan la carga y descarga de la batería. Su objetivo es prolongar la vida útil del sistema de almacenamiento de baterías solares, garantizando al mismo tiempo su seguridad y fiabilidad.
Los componentes de un sistema de gestión de baterías
Un sistema de gestión de baterías BMS consta de varios componentes clave que trabajan en conjunto para optimizar el rendimiento del paquete de baterías. Los componentes son:
Cargador de batería
Un cargador suministra energía al paquete de baterías con el voltaje y caudal correctos para garantizar que tenga una carga óptima.
Monitor de batería
El monitor de batería es un conjunto de sensores que monitorean la salud de las baterías y otra información crucial como el estado de carga y la temperatura.
Controlador de batería
El controlador gestiona la carga y descarga de la batería. Garantiza que la energía entre y salga de la batería de forma óptima.
Conectores
Estos conectores conectan el sistema BMS, las baterías, el inversor y el panel solar. Garantizan que el BMS tenga acceso a toda la información del sistema solar.
Las características de un sistema de gestión de baterías BMS
Cada BMS para baterías de litio tiene sus propias características. Sin embargo, sus dos funciones más importantes son la protección y la gestión de la capacidad de la batería. La protección de la batería se logra garantizando la protección eléctrica y térmica.
La protección eléctrica implica que el sistema de gestión de baterías se apagará si se excede el área de operación segura (AOS). La protección térmica puede ser una regulación de temperatura activa o pasiva para mantener la batería dentro de su AOS.
En cuanto a la gestión de la capacidad de la batería, el BMS para baterías de litio está diseñado para maximizar la capacidad. Un paquete de baterías eventualmente resultará inservible si no se gestiona la capacidad.
El requisito para la gestión de la capacidad es que cada batería de un paquete tenga un rendimiento ligeramente diferente. Estas diferencias de rendimiento se notan más en las tasas de fuga. Cuando es nueva, una batería puede tener un rendimiento óptimo. Sin embargo, con el tiempo, la diferencia en el rendimiento de las celdas se amplía. En consecuencia, puede provocar daños en el rendimiento. El resultado son condiciones de funcionamiento inseguras para toda la batería.
En resumen, el sistema de gestión de batería BMS eliminará la carga de las celdas con mayor carga, lo que evita la sobrecarga. Además, permite que las celdas con menor carga reciban mayor corriente de carga.
Un BMS para baterías de litio también redirigirá parte o casi toda la corriente de carga alrededor de las celdas cargadas. En consecuencia, las celdas menos cargadas reciben corriente de carga durante más tiempo.
Sin un sistema de gestión de baterías BMS, las celdas que se cargan primero seguirían cargándose, lo que podría provocar un sobrecalentamiento. Si bien las baterías de litio ofrecen un rendimiento excelente, presentan el problema del sobrecalentamiento cuando se suministra una corriente excesiva. El sobrecalentamiento de una batería de litio reduce considerablemente su rendimiento. En el peor de los casos, puede provocar la falla de toda la batería.
Tipos de BMS para baterías de litio
Los sistemas de gestión de baterías pueden ser simples o muy complejos para diferentes casos de uso y tecnologías. Sin embargo, todos ellos tienen como objetivo el cuidado del paquete de baterías. Las clasificaciones más comunes son:
Sistemas BMS centralizados
Un BMS centralizado para baterías de litio utiliza un único sistema de gestión de baterías BMS para el paquete de baterías. Todas las baterías se conectan directamente al BMS. La principal ventaja de este sistema es su diseño compacto y, además, su precio más asequible.
Su principal desventaja es que, dado que todas las baterías se conectan directamente a la unidad BMS, se requieren muchos puertos para conectarlas al paquete de baterías. Esto genera una gran cantidad de cables, conectores y cableado. En un paquete de baterías grande, esto puede complicar el mantenimiento y la resolución de problemas.
BMS modular para baterías de litio
Al igual que un BMS centralizado, el sistema modular se conecta a una sección específica del paquete de baterías. Las unidades BMS modulares a veces se conectan a un módulo principal que monitoriza su rendimiento. La principal ventaja es que la resolución de problemas y el mantenimiento se simplifican. Sin embargo, la desventaja es que un sistema modular de gestión de baterías es más costoso.
Sistemas BMS activos
Un sistema de gestión de baterías BMS activo monitoriza el voltaje, la corriente y la capacidad del paquete de baterías. Utiliza esta información para controlar la carga y descarga del sistema y garantizar que el paquete de baterías funcione de forma segura y a niveles óptimos.
Sistemas BMS pasivos
Un BMS pasivo para baterías de litio no monitoriza la corriente ni el voltaje. En su lugar, se basa en un simple temporizador para regular la velocidad de carga y descarga del paquete de baterías. Si bien es un sistema menos eficiente, su adquisición es mucho más económica.
Los beneficios de utilizar un sistema de gestión de baterías BMS
Un sistema de almacenamiento de baterías puede estar compuesto por unas pocas o cientos de baterías de litio. Este sistema puede tener una tensión nominal de hasta 800 V y una corriente de 300 A o más.
La gestión inadecuada de un paquete de baterías de tan alto voltaje podría provocar graves desastres. Por ello, es fundamental instalar un sistema de gestión de baterías BMS para operar el paquete de baterías de forma segura. Las principales ventajas de un BMS para baterías de litio son las siguientes:
Operación segura
Es fundamental garantizar el funcionamiento seguro de un paquete de baterías de tamaño mediano o grande. Sin embargo, se sabe que incluso unidades pequeñas, como teléfonos, pueden incendiarse si no se instala un sistema de gestión de baterías adecuado.
Mayor confiabilidad y vida útil
Un sistema de gestión de baterías garantiza que las celdas del paquete de baterías se utilicen dentro de parámetros operativos seguros. Como resultado, las baterías están protegidas contra cargas y descargas agresivas, lo que resulta en un sistema solar confiable que puede brindar años de servicio.
Gran alcance y rendimiento
Un BMS ayuda a gestionar la capacidad de las unidades individuales del paquete de baterías. Garantiza que se alcance la capacidad óptima del paquete. Un BMS tiene en cuenta las variaciones de autodescarga, temperatura y desgaste general, que podrían inutilizar un paquete de baterías si no se controlan.
Diagnóstico y comunicación externa
Un BMS permite la monitorización continua y en tiempo real de un paquete de baterías. Basándose en el uso actual, proporciona estimaciones fiables del estado de la batería y su vida útil prevista. La información de diagnóstico proporcionada también garantiza la detección temprana de cualquier problema importante, antes de que se convierta en un desastre. Desde un punto de vista financiero, puede ayudar a garantizar una planificación adecuada para el reemplazo del paquete.
Reducción de costos a largo plazo
Un BMS tiene un alto costo inicial, además del alto costo de una nueva batería. Sin embargo, la supervisión y protección que ofrece garantizan una reducción de costos a largo plazo.
Resumen
Un sistema de gestión de baterías BMS es una herramienta potente y eficaz que ayuda a los propietarios de sistemas solares a comprender el funcionamiento de su banco de baterías. También facilita la toma de decisiones financieras acertadas, a la vez que mejora la seguridad, la longevidad y la fiabilidad del paquete de baterías. Como resultado, los propietarios de un BMS para baterías de litio obtienen el máximo rendimiento de su inversión.
