Dimensionamiento de batería solar (kWh)

Cómo funciona el cálculo

Batería solar: cuánta capacidad de almacenamiento necesita la vivienda

Esta calculadora estima la capacidad de una batería de almacenamiento para un sistema fotovoltaico doméstico. El sol produce electricidad solo durante las horas de luz, mientras que buena parte del consumo de una casa se concentra al anochecer, cuando ya no hay producción. La batería cubre esa diferencia: almacena el excedente generado durante el día y lo devuelve cuando se necesita. La cuestión práctica es cuánta energía debe poder guardar, y eso depende del consumo, de cuántos días seguidos sin producción debe cubrir el sistema y de cuánta energía útil ofrece realmente cada tecnología.

Cómo se calcula la capacidad necesaria

La fórmula parte del consumo diario de la vivienda en kWh (E) y de los días de autonomía (N). Multiplicados, dan la energía útil que el sistema debe entregar sin producción solar. Pero esa energía no se puede extraer entera de la batería: cada tecnología tiene una profundidad de descarga máxima (DoD) y pierde algo de energía en cada ciclo de carga y descarga, medido con la eficiencia de ida y vuelta (η). Dividir entre DoD × η convierte la energía útil en capacidad nominal. Por último, el factor (1 + m) añade un margen de 15% para absorber la pérdida gradual de capacidad.

Para 8 kWh diarios, 1 día de autonomía y una batería LiFePO4 (DoD 0.90, η 0.95), el cálculo es 8 × 1 / (0.90 × 0.95) = 9.4 kWh nominales. Con el margen de 15% (9.4 × 1.15), la capacidad recomendada es de 10.8 kWh. Es el mismo resultado que se obtiene al aplicar la fórmula completa de una vez, redondeado a una cifra práctica.

Tecnologías de batería disponibles

En el mercado residencial hay tres tecnologías principales. La LiFePO4 (fosfato de hierro y litio) es la opción que suele recomendarse para viviendas. Ofrece buena estabilidad térmica y ciclos de vida largos, y el modelo le asigna los valores de DoD y eficiencia más altos, por lo que necesita menos capacidad nominal para la misma energía útil. Su inconveniente habitual es el costo inicial más elevado.

La NMC (níquel-manganeso-cobalto) tiene buena densidad energética, lo que permite equipos más compactos. Sin embargo, el modelo le asigna una profundidad de descarga algo menor, 0.80, y su vida útil en ciclos suele ser inferior a la de la LiFePO4. El plomo-ácido, en sus variantes VRLA y AGM, es la tecnología más antigua y la de menor costo por kWh nominal. Su DoD de 0.50 y su eficiencia de 0.85 obligan a instalar aproximadamente el doble de capacidad nominal para obtener la misma energía útil, de modo que el menor precio por kWh se compensa en parte. Se justifica sobre todo en instalaciones aisladas donde el costo inicial es la prioridad.

Autonomía: un día o más

Con un sistema conectado a la red, la batería cumple sobre todo la función de guardar los excedentes del día para consumirlos de noche. En ese caso, un día de autonomía suele ser suficiente, porque la red sustituye a la batería cuando esta se agota. En zonas con cortes frecuentes, o en instalaciones aisladas sin conexión a la red, conviene dimensionar para 2 o 3 días, ya que la batería es la única fuente disponible durante el corte.

El número de días también depende de la localización y de la estacionalidad. En zonas con mucha radiación solar a lo largo del año, un día suele bastar; en épocas lluviosas o con nubosidad frecuente, algunos proyectistas prefieren 1.5 a 2 días para los meses de menor producción. Una vivienda en Santiago de los Caballeros y otra en Santo Domingo pueden tener historiales de corte distintos, así que la misma cifra de autonomía no sirve para ambas por defecto.

Errores frecuentes en el dimensionamiento

El error más habitual es dimensionar la batería para el consumo total diario, sin descontar lo que la vivienda ya consume directamente durante las horas de sol. Si la casa consume 8 kWh al día, pero 4 kWh se usan a mediodía (aire acondicionado, lavadora, cocina, computadora), solo los 4 kWh restantes necesitan almacenarse para el uso nocturno. Con DoD 0.90 y η 0.95, eso equivale a unos 5.4 kWh nominales con el margen incluido, y una batería de 10.8 kWh en ese escenario se aprovecharía solo a la mitad. Por eso conviene introducir como consumo diario únicamente la energía que la batería debe suministrar.

El segundo error es ignorar la degradación. Una batería pierde capacidad de forma gradual con los ciclos y con la temperatura de operación. Si se compra justa para hoy, al cabo de unos años deja de cubrir las noches de invierno o los días de corte. El margen de 15% de esta calculadora sirve para absorber esa pérdida, pero no sustituye la consulta de la garantía y de las condiciones de ciclos que publica el fabricante en la ficha técnica.

El tercer error es no prever la ampliación. Muchas viviendas aumentan su consumo con los años, por ejemplo con aire acondicionado, bomba de agua o vehículo eléctrico. Elegir un inversor que admita módulos adicionales evita cambiarlo más adelante.

Módulos comerciales y compatibilidad con el inversor

La capacidad calculada rara vez coincide con un módulo comercial. Lo habitual es redondear al módulo o conjunto de módulos inmediatamente superior. Si el cálculo indica 10.8 kWh, se suele optar por una configuración de 12 kWh; una de 10 kWh quedaría por debajo del cálculo y solo sería válida si el consumo real resulta menor. La compatibilidad con el inversor es determinante en esa decisión. Hay que verificar la tensión de trabajo del banco de baterías, la capacidad máxima admitida y el protocolo de comunicación, así como que el inversor soporte la tensión de red de 120 V de la instalación.

Normativa y trámites

En lo técnico, la instalación eléctrica debe cumplir la norma internacional NEC (NFPA 70), sin perjuicio de los requisitos adicionales que exija la autoridad local. Antes de conectar el sistema a la red, conviene consultar a la empresa distribuidora de la zona sobre los requisitos de registro e interconexión, que pueden depender de la potencia instalada. Los detalles normativos cambian con el tiempo, por lo que conviene verificarlos antes de cada proyecto.

Limitaciones de esta estimación

La calculadora trabaja con valores medios y no modela el perfil horario de consumo, la variación de la producción a lo largo del año, la temperatura de la instalación ni la tarifa eléctrica aplicable. Tampoco tiene en cuenta la potencia máxima de descarga que la batería puede entregar, que puede ser decisiva si la vivienda tiene equipos de arranque intenso, como compresores de aire acondicionado o bombas de agua. Por eso el resultado es un punto de partida para el dimensionamiento, no el proyecto definitivo.

Cuándo consultar a un instalador certificado

El proyecto definitivo requiere una visita técnica para medir el consumo real hora a hora, no solo el total diario. El instalador verifica la compatibilidad de la batería con el inversor, revisa la instalación eléctrica existente, define las protecciones y el cableado, y tramita los requisitos de conexión. Quien tenga picos de consumo fuertes o planee ampliar la vivienda debería pedir un estudio con perfil horario antes de comprar el equipo. Los instaladores certificados disponen de herramientas de simulación que consideran el perfil de consumo concreto de cada vivienda, algo que una calculadora de predimensionamiento no puede reproducir.