Como dimensionar un banco baterías para FV off-grid
Dimensiona banco baterías para FV off-grid o backup UPS. Calcula capacidad Ah desde carga Wh, autonomia, profundidad descarga DoD, eficiencia. LiFePO4 vs AGM plomo.
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Como dimensionar un banco de baterías: capacidad requerida C (Ah) = (E_diaria * N_autonomia) / (V_sistema * DoD * eta * f_T), donde E_diaria es consumo diario (Wh), N_autonomia dias sin recarga, V_sistema voltaje bus (12/24/48 V comunes), DoD profundidad descarga máxima (LiFePO4 0,90; AGM 0,50), eta eficiencia round-trip (LiFePO4 0,97; AGM 0,85), f_T factor corrección temperatura (0,95 a 0°C). Para FV off-grid IEC 61427: mínimo 3 dias autonomia zonas templadas, 5+ montana. UPS data center: 5-15 min runtime IEEE 1188. Esencial para diseno FV stand-alone, telecom backup, EV charging, almacenamiento residencial Powerwall/Sonnen/LG, nautica, RV camper.
Formula dimensionamiento
Ecuación fundamental: C_Ah = (E_diaria_Wh * N_autonomia) / (V_sistema * DoD * eta * f_T). Ejemplo: vivienda off-grid Andalucia 5 kWh/dia, autonomia 3 dias, 48V LiFePO4 (DoD=0,85, eta=0,95), f_T=1,0: C_Ah = 15000/38,76 = 387 Ah. Banco 48V, 387 Ah = 18,6 kWh. Modulos 200 Ah: 2 strings paralelo, 4 modulos 12V serie por string.
Profundidad descarga DoD: Litio LFP/NMC 80-95% sin degradación prematura; plomo AGM/Gel 30-50% para vida aceptable. UNE-EN 61427 FV recomienda DoD 50% plomo, 80% litio.
Eficiencia round-trip eta: LiFePO4 95-97%, NMC 92-95%, AGM 85-88%, plomo abierto 80-85%. Tier 1 (Tesla Powerwall, Sonnen) eta total 90-93%.
Factor temperatura f_T: litio capacidad cae 0°C 80%, -10°C 60%, -20°C 40%. Plomo similar. Zonas alpinas f_T 0,80-0,90. UNE-EN ISO 12405 testing baterías EV.
Configuración serie/paralelo: V_sistema = N_serie * V_modulo. C_total = N_paralelo * C_modulo. Strings paralelo requieren BMS sincronizado. Máximo 4 strings 48V litio, 8 AGM plomo.
Historia y contexto
Primera batería practica fue pila Volta (1800), seguida Plante (1859) plomo-ácido recargable. Edison nichel-hierro (1901). Sony comercializo primer litio-ion (1991), Yoshino-Whittingham-Goodenough Nobel Química 2019. Phadke et al (1996) CSIRO Australia comercializaron LiFePO4. BMS moderno (TI, NXP, Analog Devices) gestiona SoC, temperatura, cell balancing. Tesla Gigafactory Nevada 2016+ producción 100 GWh/ano. CATL y BYD China dominan LFP automotivo. Iberdrola, Endesa España invierten storage IEEE 1547. UE Battery Regulation 2023/1542 obliga reciclaje 50% materiales. Industria global storage > 600.000 millones USD/ano. UNE-EN 50272 seguridad instalación baterías estacionarias. CIEMAT, IDAE España investigación almacenamiento. NFPA 855 fire safety, IEC 62619 industrial.
Tabla tipologias baterías
- LiFePO4 (LFP): 200 Wh/kg, DoD 90-95%, eta 97%, 5000-6000 ciclos
- Li-Ion NMC: 230 Wh/kg, DoD 80-90%, eta 95%, 3000-5000 ciclos
- Plomo AGM: 35 Wh/kg, DoD 30-50%, eta 85%, 1000-2000 ciclos
- Plomo abierto: 30 Wh/kg, DoD 30-50%, eta 80%, manutención
- Plomo Gel: 33 Wh/kg, DoD 30-50%, eta 85%, sin manutención
- Sodium-ion CATL 2025: 160 Wh/kg, DoD 95%, eta 92%, alternativa LFP
- Solid-state Toyota 2026: 400 Wh/kg, DoD 95% (investigación)
- Tesla Powerwall 3: 13,5 kWh, 48V, NMC, MPPT integrado
- BYD Blade: 100-200 Ah modulos LFP automotivo
- Sonnen ecoLinx: 12-20 kWh modular, garantia 10 anos
Ejemplos numericos
Ejemplo 1 - vivienda off-grid Andalucia 5 kWh/dia. 48V LiFePO4, autonomia 3 dias, DoD 85%, eta 95%, f_T 1,0. C_Ah = 387 Ah = 18,6 kWh. 4x BYD B-Box LFP 12,8 kWh totales 51,2 kWh. IDAE incentivos.
Ejemplo 2 - refugio alpino 2.500 m. 3 kWh/dia, autonomia 5 dias, 24V AGM, DoD 0,50, f_T 0,80. C_Ah = 1838 Ah = 44 kWh. AENOR UNE-EN 50272.
Ejemplo 3 - UPS data center. 50 kW, 15 min = 12.500 Wh. 480V LiFePO4. C_Ah = 30,1 Ah. Vertiv Liebert APM. UNE-EN 62040 UPS.
Ejemplo 4 - vehiculo eléctrico SEAT urbano. 200 km range, 15 kWh/100km = 30 kWh. 400V Tesla, DoD 90%, eta 95%. C_Ah = 97,4 Ah. UN ECE R100 R136.
Ejemplo 5 - barco crucero 30ft Mediterraneo. 100 Ah/dia @ 12V = 1.200 Wh, autonomia 2 dias. AGM DoD 0,50. C_Ah = 470 Ah. 2x AGM 250 Ah paralelo. RINA, ISO 13297.
Limitaciones
- Capacidad Ah a 20h C/20; descarga rapida 70-80%.
- Calendar aging 1-3%/ano.
- Cycle aging SoH cae con ciclos.
- Temperatura óptima 15-25°C.
- BMS obligatorio litio.
- Cable sizing 3% drop NEC, IEC 60364.
- Fusing clase T litio, ANL plomo.
- Ventilación plomo H2 explosivo.
- UE Battery Regulation 2023 reciclaje 50%.
- Costos LFP 350-500€/kWh ROI 8-12 anos.
Errores comunes
- Subdimensionar DoD.
- Ignorar temperatura.
- Mezclar baterías nuevas y viejas.
- Mezclar litio y plomo.
- Conexiones paralelo asimetricas.
- BMS no instalado litio.
- Trascurar grado IP.
- Calcular DC en lado AC.
- No considerar standby inverter.
- Sobredimensionamiento >5 dias.
Aplicaciones practicas
- FV off-grid residencial: casas aisladas, IDAE incentivos.
- Storage residencial grid-tied: Tesla Powerwall, Sonnen, LG, BYD.
- Telecom backup: torres BTS Telefonica, Movistar, Vodafone.
- Data center UPS: Vertiv, Schneider APC, Eaton.
- EV charging: Iberdrola charging, Endesa X, Wallbox.
- Vehiculos electricos: Tesla, SEAT Cupra, Stellantis España.
- Nautica: Beneteau, Bavaria, ISO 13297.
- RV camper: Hymer, Adria, off-grid 12V/24V.
- Industrial: AGV vehiculos, robotica.
- Aeroespacial: ESA Sentinel, NASA Mars rovers.
Soporte
Preguntas: info@calcoi.com. Aplicaciones profesionales: UNE-EN IEC 61427, IEEE 1188, NFPA 855, UL 9540, UE Battery Regulation 2023/1542. Software Victron VRM, Tesla Solar Designer.
Actualizado a julio de 2026
Preguntas frecuentes
Diferencia entre capacidad nominal y util de batería?
Que voltaje sistema elegir para banco baterías?
Cuantos dias autonomia para off-grid?
LFP litio vs AGM plomo: cual conviene economicamente?
Que pasa si sobrecargas una batería?
Como gestionar mismatch SoC modulos paralelo?
Battery temperature management como hacerlo?
Fórmula
C_Ah = (E_giornaliera * N_autonomia) / (V_sistema * DoD * eta * f_T)
12V (small), 24V (medium), 48V (residential), 400-800V (EV)
LFP 80-95%, AGM 30-50%, Gel 30-50%
LFP 97%, NMC 95%, AGM 85%, flooded 80%
f_T = 0.80-1.0 a seconda zona climatica
V_sistema = N_serie * V_modulo
C_totale = N_parallelo * C_modulo
IEC 61427 PV batteries; IEEE 1188 maintenance; NFPA 855 fire safety; UE Battery Reg 2023/1542
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