Cómo calcular Sistema de batería de seguridad doméstica Capacidad: Técnicas de estimación de la carga. Cuando la red se cae, la energía de reserva pasa de ser un "bien necesario" a un marcador. La experiencia demuestra que la mayoría de los problemas que se perciben en el rendimiento de las baterías son en realidad errores de dimensionamiento derivados de la estimación de la carga. No necesita complejas simulaciones para solucionarlo, sólo un método defendible para estimar la carga. el tamaño adecuado que garantiza la resistencia crítica sin el coste de una capacidad ociosa y cara.
Batería doméstica Powerwall de 10 kWh de Kamada Power
Paso 1: Defina sus objetivos de energía de reserva (toda la casa frente a cargas críticas)
La primera decisión no es de hardware. Es una decisión de alcance.
Hay dos enfoques comunes para la batería de reserva:
- Copia de seguridad para toda la casadonde casi todas las cargas permanecen en línea durante una interrupción
- Respaldo de carga críticadonde sólo se admiten los circuitos esenciales seleccionados
El respaldo para toda la casa suena atractivo, hasta que lo valoras honestamente. El aire acondicionado central, la cocina eléctrica y la carga de vehículos eléctricos no "añaden un poco". Cambian el orden de magnitud. Por eso, la mayoría de los hogares y muchos pequeños establecimientos comerciales acaban teniendo un cargas críticas estrategia.
Empiece por identificar lo que realmente no es negociable:
- Refrigeración
- Equipos médicos o de laboratorio
- Wi-Fi y redes
- Iluminación de zonas clave
- Bombas de sumidero o de pozo
Esta elección determina el tamaño del inversor, la capacidad de las baterías, la configuración de los paneles y la complejidad de la instalación. En la práctica, un sistema de carga crítica bien diseñado ofrece la mejor resistencia por dólar y es mucho más fácil de gestionar durante una interrupción real.
Paso 2: Cómo realizar un análisis de la carga energética del hogar
Cómo calcular su consumo diario de energía (kWh)
Empieza por la fuente de información más sencilla: la factura de la luz. La mayoría de las facturas indican el consumo mensual de energía en kilovatios-hora (kWh). Si tienes datos anuales, puedes hacer una media rápida:
kWh medio diario = kWh anual ÷ 365
Si también dispone de datos de contadores inteligentes o de un sistema de control de la energía (Sense, Emporia, Schneider Wiser... elija el que prefiera), puede obtener información mucho más detallada: picos horarios, comportamiento entre semana frente a fin de semana y agrupación de cargas. A los ingenieros les suelen gustar estos datos porque muestran lo que los promedios ocultan.
Un recordatorio importante: el consumo total del hogar no es lo mismo que la carga de reserva. El dimensionamiento de las copias de seguridad es intención de llevar durante un apagón, no todo lo que usaste el mes pasado.
¿Qué son las cargas críticas y cómo identificarlas?
Elabore una lista de todos los dispositivos a los que vaya a prestar asistencia durante una interrupción. Anota cada uno de ellos:
- Potencia nominal (vatios)
- Tiempo estimado de funcionamiento diario (horas)
- Si tiene una corriente de arranque o de sobretensión elevada.
Normalmente, encontrarás las potencias nominales en la placa de características del equipo, en el manual o en una etiqueta de la Guía de la Energía. La distinción clave es potencia continua frente a sobretensión. Un frigorífico puede consumir 200 vatios la mayor parte del día, y luego subir a 800-1.200 vatios cuando se pone en marcha el compresor. Ese pico suele ser lo que deja al descubierto un inversor de tamaño insuficiente.
Paso 3: Calcule sus necesidades totales de potencia y energía (kW y kWh)
Las matemáticas en sí son sencillas:
Energía total (kWh) = Σ (Potencia del aparato en kW × Horas de uso)
Por ejemplo:
- Frigorífico: 0,2 kW × 24 h = 4,8 kWh
- Iluminación: 0,1 kW × 6 h = 0,6 kWh
- Internet + red: 0,05 kW × 24 h = 1,2 kWh
Carga crítica diaria total ≈ 6,6 kWh
A partir de ahí, añade un búfer. A Margen 15-20% es razonable. Las cargas se solapan, la gente cambia de hábitos durante los cortes y la eficiencia nunca es un número fijo en el mundo real.
Por qué la sobretensión es fundamental para dimensionar un inversor
La capacidad de la batería (kWh) le indica cuánto tiempo que puede funcionar. La potencia del inversor (kW) le indica qué puedes correr.
Las cargas de alta sobretensión -compresores de climatización, bombas de pozo, frigoríficos- suelen dictar la selección del inversor. Aunque sus necesidades energéticas diarias parezcan modestas, un inversor débil puede fallar en el momento en que un motor intente arrancar. Es entonces cuando alguien pregunta inevitablemente: "Pero tenemos batería de sobra... ¿por qué se ha apagado?".
Este es uno de los errores más comunes de los compradores: considerar el kWh como el todo y olvidar que kW y la capacidad de sobretensión son los guardianes.
Paso 4: ¿Durante cuánto tiempo necesita energía de reserva? (Días de autonomía)
La duración de las copias de seguridad debe basarse en la realidad local, no en el optimismo.
Algunas zonas sufren cortes breves y rutinarios. Otras, como las regiones costeras afectadas por huracanes, las redes rurales o las zonas de tormentas invernales, sufren cortes de varios días. Aquí es donde días de autonomía el tiempo que el sistema debe funcionar sin alimentación de red.
Entre los objetivos típicos de la planificación figuran:
- 4-8 horas: interrupciones breves o días de red inestable
- 24 horasNoche más un día completo de funcionamiento
- 2-3 días: resistencia a las inclemencias del tiempo
Una mayor autonomía suele implicar una mayor capacidad de la batería, a menos que el sistema se combine con recarga solar o por generador. Desde el punto de vista de la adquisición, la autonomía es también el requisito más fácil para inflar los costes, por lo que merece la pena definirlo con cuidado.
¿Qué es el DoD de la batería y cómo afecta a la capacidad útil?
No se puede tratar la capacidad nominal de la batería como un depósito de combustible que se vacía a cero cada vez.
Profundidad de descarga (DoD) define qué cantidad de la energía nominal de la batería es utilizable de forma segura:
- Iones de litio (especialmente LiFePO₄): normalmente 80-90% DoD
- Plomo-ácido: comúnmente limitado a alrededor de 50% DoD
La capacidad útil es, por tanto:
kWh utilizables = Capacidad nominal × DoD
Una batería de litio de 10 kWh en 90% DoD proporciona aproximadamente 9 kWh de energía utilizable.
Cómo afecta la eficiencia del sistema a su cálculo final
La energía se pierde durante la carga, la descarga y la conversión. A ello contribuyen los inversores, el cableado y la sobrecarga de las baterías.
Una hipótesis práctica para la mayoría de los sistemas residenciales es 10-15% pérdidas totales. Si sólo se tienen en cuenta las cifras de la placa de características y no se tiene en cuenta la eficiencia, el tiempo de funcionamiento en el mundo real casi siempre estará por debajo de las expectativas.
Unirlo todo:
Capacidad requerida (kWh) = (Carga crítica diaria × Días de autonomía) ÷ (DoD × Eficiencia del sistema)
Por ejemplo:
- Carga crítica diaria: 7 kWh
- Autonomía: 2 días
- DoD: 90% (0,9)
- Eficacia: 85% (0,85)
Capacidad requerida ≈ 18,3 kWh
Así dispondrá de una cifra defendible para las conversaciones con instaladores y proveedores, basada en suposiciones y no en argumentos de venta.
Lista de comprobación de especificaciones para compradores (Qué verificar antes de comprar)
Tu cálculo te dice cuánta energía necesitas. La ficha técnica te dice si un sistema real puede suministrarla.
Al revisar las especificaciones de la batería y el inversor, confirme todos no sólo el número de kWh:
- Capacidad utilizable (kWh) a la DdD indicada Confirme cuánta energía está disponible a la profundidad de descarga especificada por el fabricante y en qué condiciones de funcionamiento.
- Potencia continua (kW) + potencia de pico/sobretensión (kW) + duración de la sobretensión La potencia continua determina lo que puede funcionar de forma estable. La potencia de sobretensión y su duración determinan si los motores y compresores arrancarán de forma fiable.
- Potencia máxima de carga y tiempo de recarga (kW) Esto define la rapidez con la que se puede reponer la batería a partir de energía solar o de un generador, algo fundamental en caso de cortes de varios días.
- Supuestos de eficiencia de ida y vuelta Compruebe si las cifras de eficiencia son de CC a CC o de CA a CA, y si se incluyen las pérdidas del inversor.
- Rango de reducción de temperatura El rendimiento y la capacidad útil cambian con la temperatura. Compruebe el rendimiento fuera de las condiciones de laboratorio.
- Plazos de garantía: años, ciclos o rendimiento, y exclusiones Mire más allá del período de garantía para comprender los límites de ciclo, los límites de rendimiento energético y las restricciones operativas.
- Requisitos de servicio y mantenimiento Aclare las expectativas en materia de supervisión, soporte de firmware, procedimientos de sustitución y servicio in situ.
Esta lista de comprobación le ayudará a asegurarse de que el sistema que adquiere le ofrece el rendimiento que ha calculado.sobre el terreno, no sólo sobre el papel.
Factores avanzados de dimensionamiento: Energía solar, clima y garantía de futuro
Dimensionamiento para la integración de paneles solares
Si la energía solar forma parte del plan, el tamaño de la batería debe tener en cuenta el potencial de recarga diaria, que varía según la estación.
La producción invernal en el norte de Europa o el Medio Oeste de EE.UU. puede ser muy inferior a la de verano. Para los diseños centrados en el respaldo, el tamaño para peores resultados de la temporadano las medias anuales. Por lo demás, el sistema parece estupendo sobre el papel y decepciona cuando las condiciones son más duras.
Estrategia de recarga: Por qué los vacíos energéticos son sólo la mitad de la ecuación
Los cálculos de tamaño indican cuánta energía se necesita para sobrevivir a un apagón. La capacidad de recuperación en el mundo real también depende de la rapidez con la que esa energía puede ser sustituido.
En la práctica, los sistemas suelen fracasar no por falta de capacidad, sino porque no puede recargarse lo suficientemente rápido entre ciclos de interrupción.
Las consideraciones clave incluyen:
- Capacidad de recarga solar La producción solar diaria debe superar la carga crítica diaria más las pérdidas, especialmente durante los periodos nublados prolongados.
- Carga asistida por generador Si se utiliza un generador, confirme que la batería y el inversor soportan una carga a alta velocidad sin un esfuerzo excesivo de ciclado. El tamaño del generador debe ajustarse a las necesidades de carga y recarga.
- Límites de las tarifas de recarga frente a los patrones de interrupción Una batería grande con una velocidad de carga lenta puede tener un rendimiento inferior al de un sistema más pequeño que pueda recargarse rápidamente.
Desde el punto de vista de la ingeniería, la capacidad define cuánto dura una vez. La estrategia de recarga define si puedes aguantar cortes repetidos.
Cómo influyen el clima y la temperatura en el tamaño de las baterías
El frío reduce el rendimiento disponible; el calor acelera el envejecimiento. En climas extremos, un sobredimensionamiento moderado y una planificación térmica meditada suelen mejorar tanto el rendimiento como la vida útil.
La ubicación de la instalación también importa. Los entornos interiores con temperatura estable suelen superar con el tiempo a las instalaciones exteriores.
Planificación del crecimiento futuro (vehículos eléctricos, ampliación de viviendas)
Las cargas rara vez permanecen planas. La recarga de vehículos eléctricos, las bombas de calor y las tendencias de electrificación en general empujan la demanda al alza.
Los sistemas de baterías modulares permiten ampliar la capacidad más adelante, lo que suele ser más económico que sobredimensionarlas el primer día.
Errores comunes de dimensionamiento que hay que evitar
- Subestimación de las pautas reales de uso
- Ignorar el DoD y las pérdidas de eficiencia
- Centrarse sólo en el kWh y pasar por alto el kW y la sobretensión
- Olvidar el futuro crecimiento de la carga
No se trata de casos extremos: son las razones más comunes por las que los sistemas de copia de seguridad no cumplen las expectativas.
Calculadora de tamaño de bricolaje frente a la contratación de un instalador profesional
Las calculadoras en línea son útiles para hacer estimaciones aproximadas y planificar con antelación.
Una vez que las cargas se vuelven complejas -o el emplazamiento tiene consecuencias importantes, como equipos médicos, infraestructuras de trabajo remotas o refrigeración crítica- suele merecer la pena realizar una auditoría profesional. La experiencia sobre el terreno es importante, porque los sistemas no fallan en las hojas de cálculo, sino durante interrupciones reales.
Caso práctico: Dimensionamiento de un sistema de baterías para una casa de 2.500 pies cuadrados
En un proyecto reciente, se dio prioridad a una vivienda de 2.500 pies cuadrados con despacho en casa y equipo médico:
- Refrigeración
- Iluminación
- Red
- Una zona HVAC
Carga crítica diaria: ~8 kWh Objetivo de autonomía: 2 días
Tras tener en cuenta el DoD y la eficiencia, la recomendación final se situó en torno al 20 kWhjunto con un inversor capaz de hacer frente a las sobretensiones de arranque del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado. En comparación con un enfoque integral, el coste del sistema se redujo en más de 30%, al tiempo que se cumplían todos los objetivos de resiliencia.
Conclusión
El verdadero dimensionamiento de las baterías da prioridad a las cargas del mundo real y a la flexibilidad futura frente a los máximos de la hoja de especificaciones para garantizar un tiempo de funcionamiento y un valor óptimos. Antes de comprometerte con el hardware, comparte tu lista de cargas con nosotros: comprobaremos tus suposiciones para evitar sorpresas costosas. Póngase en contacto con nosotros para un solución personalizada de batería doméstica.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cuántos kWh se necesitan para el aire acondicionado central?
Los sistemas centrales de CA suelen consumir entre 3 y 5 kW en funcionamiento, con picos de arranque más elevados. La mayoría de los diseños de respaldo limitan el tiempo de funcionamiento o admiten una sola zona para mantener un tamaño razonable de la batería.
¿Puedo ampliar mi sistema de baterías más adelante?
Sí. Muchos sistemas modernos son modulares, lo que permite añadir capacidad adicional a medida que crece la demanda.
kW frente a kWh: ¿cuál es la diferencia para las baterías?
El kW mide la potencia instantánea. El kWh mide la energía total a lo largo del tiempo. Un respaldo fiable requiere que ambos estén correctamente dimensionados.
¿Cuánto suelen durar los sistemas de baterías domésticas?
Los sistemas basados en litio suelen proporcionar entre 10 y 15 años de servicio o varios miles de ciclos, en función de las condiciones de funcionamiento.
¿Es necesario un panel de cargas críticas para el respaldo de la batería?
En la mayoría de los casos, sí. Un panel dedicado a cargas críticas garantiza que los circuitos esenciales sigan funcionando sin agotar la batería en cargas no críticas.