Baterías en Serie vs Paralelo - Comparación Detallada

En el mundo de los sistemas de energía solar, la conexión de las baterías es un factor crítico que influye en el rendimiento general. La decisión de conectar las baterías en serie o en paralelo, o una combinación de ambas, impacta significativamente en la eficiencia y la longevidad del sistema. Esta guía completa explora las complejidades de estas opciones.

Baterías en serie vs. paralelo - ¿Cuál es la diferencia?

Elegir la configuración correcta de la batería depende de los requisitos de tu dispositivo y tus necesidades energéticas. Aquí tienes un resumen rápido de cómo funciona cada tipo de conexión:

• Conexión en serie = El voltaje se suma, la capacidad permanece igual.
• Conexión en paralelo = La capacidad se suma, el voltaje permanece igual.

Característica	Conexión en serie	Conexión en paralelo
Voltaje (V)	Suma de todos los voltajes de las baterías	Permanece igual que una sola batería
Capacidad (Ah)	Permanece igual que una sola batería	Suma de todas las capacidades de las baterías
Corriente máxima (A)	Permanece igual (Limitado por la batería más débil)	Se suma (Suma de las corrientes máximas de todas las baterías)
Distribución de carga	Corriente total del sistema en cada batería	La corriente del sistema se divide entre las baterías

Conexión de batería en serie

Conecte el terminal negativo de la primera batería al terminal positivo de la segunda batería. Continúe este patrón de "cadena" para todas las baterías. La salida final de su banco será el terminal positivo de la primera batería y el terminal negativo de la última batería.

Número de baterías en serie

Conectar baterías en serie aumenta el voltaje del sistema, por lo que el número de conexiones en serie depende del voltaje requerido por su sistema, como 12V, 24V o 48V.

• Un sistema de 12V es la configuración solar más básica, requiriendo solo una batería de 12V. Es adecuado para autocaravanas, barcos, equipo de camping y iluminación de baja potencia, ofreciendo una salida modesta para uso móvil.
• Un sistema de 24V requiere conectar dos baterías de 12V en serie para alcanzar un voltaje total de 24V. Común en autocaravanas medianas, pequeñas casas fuera de la red y estaciones de telecomunicaciones, reduce a la mitad la corriente comparado con 12V, disminuyendo pérdidas y mejorando la eficiencia.
• El sistema de 48V es la configuración más común para el almacenamiento de energía solar residencial, requiriendo cuatro baterías de 12V en serie. Es el más utilizado en almacenamiento residencial e instalaciones más grandes.

Además, las certificaciones de seguridad y los requisitos de seguro pueden imponer restricciones en las conexiones en serie. Por ejemplo, la batería PowMr 12V 100Ah permite conexiones en serie de hasta 4 unidades.

Siempre adhiera a los valores máximos especificados por el fabricante teniendo en cuenta las limitaciones del sistema de gestión de baterías, las normas de seguridad, los requisitos de certificación y las obligaciones de garantía.

Ventajas de cablear baterías en serie

Voltaje incrementado: Al conectar cuatro baterías LiFePO4 de 12V 100Ah en serie, se logra un sistema robusto de 48V sin sacrificar la capacidad total. Esta conexión mantiene una capacidad de 100Ah, demostrando la versatilidad del cableado en serie.

Corriente más baja y cables más delgados: Para la misma cantidad de potencia (Potencia = Voltaje × Corriente), un voltaje más alto resulta en una corriente más baja. Esto permite usar cables más pequeños y menos costosos y reduce la pérdida de energía en largas distancias de cable.

Eficiencia mejorada en la transmisión de energía: El aumento del voltaje del sistema resultante del cableado en serie se traduce en una reducción de la corriente del sistema. Esto, a su vez, permite utilizar cables más delgados, lo que conduce a una mejor eficiencia en la transmisión de energía y minimiza la caída de voltaje dentro del sistema.

Desventajas de cablear baterías en serie

Limitado por la batería más débil: En una conexión en serie, el rendimiento general está limitado por la batería más débil. Las diferencias en el Estado de Carga entre baterías pueden comprometer todo el banco. Por lo tanto, un balanceo efectivo con un BMS de alta calidad es crucial para proteger el paquete y asegurar la fiabilidad a largo plazo.

Redundancia reducida: Si una batería en una configuración en serie falla o disminuye significativamente su capacidad, puede afectar a todo el banco de baterías, impactando el rendimiento general de los dispositivos conectados o del sistema completo.

Limitaciones de aplicación de voltaje elevado: Realizar esta acción requiere que todas sus aplicaciones funcionen a un voltaje elevado. Por ejemplo, cuando conecta dos baterías de 12V en serie, el voltaje resultante es de 24V. Sin emplear un convertidor, no podrá alimentar ningún aparato de 12V en esta configuración.

Conexión de baterías en paralelo

Al conectar baterías en paralelo, conecte juntos los terminales positivos y conecte juntos los terminales negativos. Aunque el cableado es relativamente sencillo para un número pequeño de baterías, las conexiones en paralelo a gran escala requieren un diseño de circuito sólido para garantizar una distribución equilibrada de la corriente.

Es recomendable emplear cableado diagonal o busbars de batería para evitar el sobrecalentamiento o la reducción de la vida útil causada por una distribución desigual de la corriente. Para esquemas de cableado más detallados y mejores prácticas, consulte nuestra guía profesional.

Número de baterías en paralelo

El número de baterías que se pueden conectar en paralelo depende de varios factores, incluyendo la capacidad del Sistema de Gestión de Baterías (BMS), las especificaciones del cableado y las recomendaciones específicas del fabricante.

Dentro de límites seguros, el número de baterías puede determinarse según la duración del suministro eléctrico requerida por el sistema. La mayoría de los sistemas de baterías soportan de 2 a 4 baterías conectadas en paralelo para aplicaciones residenciales.

Considere una casa rodante fuera de la red con un consumo diario de 10kWh:

• Una batería de 48V, 100Ah (5kWh) requiere dos bancos en paralelo para una reserva de dos días.
• Se necesitan cuatro bancos en paralelo para una reserva de cuatro días.

La escalabilidad de las conexiones paralelas de baterías simplifica la planificación de capacidad, demostrando ser particularmente ventajosa para aplicaciones que requieren operación autónoma prolongada. Ejemplos incluyen sistemas fuera de la red, energía de respaldo durante cortes prolongados o almacenamiento estacional de energía.

Ventajas de conectar baterías en paralelo

Capacidad y tiempo de funcionamiento aumentados: Conectar baterías en paralelo incrementa la capacidad total mientras mantiene constante el voltaje del sistema de baterías, extendiendo la duración del suministro eléctrico del sistema.

Por ejemplo, si tienes dos baterías de 24V 100Ah conectadas en paralelo, la capacidad total se convierte en 200Ah. El voltaje permanece igual, pero la duración de trabajo de las baterías se duplica.

Redundancia del sistema: Si una batería en una configuración en paralelo presenta un rendimiento degradado o falla, las baterías restantes pueden continuar suministrando energía al sistema. Esto proporciona mejor tolerancia a fallos en comparación con configuraciones en serie, aunque la capacidad total se reducirá.

Compatibilidad de voltaje: El cableado en paralelo mantiene el mismo voltaje que las baterías individuales, eliminando la necesidad de convertidores de voltaje. Un banco paralelo de 12V puede alimentar directamente todos los aparatos y dispositivos de 12V sin equipo adicional de conversión.

Desventajas de conectar baterías en paralelo

Requisitos de corriente más altos: Las conexiones en paralelo aumentan la corriente total para la misma potencia de salida porque el voltaje del sistema es menor que en arreglos en serie. Esto requiere cables más gruesos para manejar de forma segura la mayor amperaje, añadiendo complejidad a la instalación.

Costos y pérdidas aumentados en cables: Usar cables de mayor diámetro reduce la caída de voltaje y la resistencia interna, pero incrementa los costos de material. En general, las configuraciones en paralelo suelen ser más caras y laboriosas que los sistemas equivalentes en serie.

Distribución desequilibrada de la carga: Las baterías en paralelo pueden descargarse de manera desigual debido a diferencias en la resistencia interna o el estado de salud. Sin un balanceo adecuado, algunas baterías trabajan más que otras, lo que conduce a un desgaste desigual y potencialmente acorta la vida útil de todo el banco de baterías.

Baterías en serie vs paralelo: ¿Cuál es la adecuada para ti?

La decisión entre cableado en serie y paralelo no es sobre cuál es "mejor", sino cuál es la herramienta adecuada para tu trabajo específico. Deja que esta guía simple aclare la elección:

Elige una conexión EN SERIE si:

• Necesitas mayor voltaje. Tu objetivo principal es hacer funcionar un inversor o aparato de 24V, 48V o de voltaje más alto.
• La eficiencia a largas distancias es clave. Estás construyendo un sistema estacionario más grande (como una cabaña fuera de la red) donde minimizar el grosor del cable y la pérdida de energía es importante.
• Tienes baterías idénticas, nuevas y un BMS de alta calidad para gestionar la tarea crítica del balanceo de celdas.

Elige una conexión EN PARALELO si:

• Necesitas mayor tiempo de funcionamiento. Tu objetivo principal es maximizar la capacidad en amperios-hora para mantener tu sistema existente de 12V (o 24V) funcionando el mayor tiempo posible.
• Necesitas alimentar dispositivos de alto consumo. Necesitas combinar la corriente máxima de descarga de varias baterías para arrancar un inversor potente, motor u otra carga pesada.
• La redundancia del sistema es una prioridad. Quieres que tu sistema siga funcionando incluso si una batería falla.

¿Se pueden conectar baterías en serie y paralelo?

Puedes conectar baterías en serie y paralelo, logrando simultáneamente voltajes más altos y mayor capacidad, mientras distribuyes la corriente a través de múltiples caminos para reducir la carga en celdas individuales.

Aquí hay un ejemplo de cómo construir un sistema de 24V usando baterías de 12V 100Ah, que permiten un máximo de cuatro en serie y cuatro en paralelo. La solución óptima es conectar dos grupos de baterías en serie para lograr una especificación de 24V 100Ah. Al crear cuatro de estos pares en serie y luego conectar los pares en paralelo, el voltaje del sistema se mantiene en 24V mientras que la capacidad aumenta a 400Ah.

Este enfoque resulta particularmente práctico cuando las especificaciones de las baterías existentes no pueden cumplir completamente con los requisitos de voltaje y capacidad, permitiendo soluciones de personalización flexibles utilizando baterías estándar.

Consejos para la conexión de baterías solares

Conectar baterías solares implica varias consideraciones para garantizar una configuración segura y eficiente. Aquí hay algunos consejos para conectar baterías solares:

Selección de baterías

Es importante asegurarse de que todas las baterías utilizadas en una conexión en serie/paralelo sean del mismo tipo y edad, tengan la misma capacidad y voltaje, y estén correctamente equilibradas para evitar la sobrecarga o descarga de baterías individuales. Las baterías de plomo-ácido y de iones de litio son tipos comunes de baterías solares para inversor. Considere factores como la capacidad, el voltaje y la vida útil del ciclo.

Compatibilidad del controlador de carga e inversor

Ajuste la configuración del controlador de carga según las recomendaciones del fabricante de la batería, cubriendo voltaje de absorción, voltaje de flotación y compensación de temperatura. Asegúrese de la compatibilidad del inversor con el voltaje y tipo del banco de baterías, teniendo en cuenta los requisitos específicos de conexión.

Dimensionamiento de cables

Use cables de tamaño adecuado para conectar las baterías. Los cables de tamaño insuficiente pueden causar caídas de voltaje y reducir la eficiencia del sistema. Consulte una tabla de dimensionamiento de cables para baterías del manual del producto basada en la corriente y la distancia.

Temperatura y ventilación

Instale las baterías en un área bien ventilada y considere sistemas de ventilación si es necesario. Además, las baterías funcionan óptimamente dentro de un rango específico de temperatura. Evite exponerlas a temperaturas extremas y considere la carga compensada por temperatura si su controlador de carga lo soporta.

Fusibles y protección de circuitos

Instale fusibles de batería y interruptores automáticos apropiados para proteger el banco de baterías contra sobrecorriente y cortocircuitos. Coloque fusibles en ambos lados, positivo y negativo, del banco de baterías.

Siempre consulte las directrices y especificaciones del fabricante para las baterías y componentes específicos que está utilizando en su sistema de energía solar. Además, se deben seguir los códigos y regulaciones eléctricas locales durante la instalación. Si no está seguro o no se siente cómodo con el proceso de instalación, considere contratar a un profesional para instalar y conectar las baterías solares. Esto puede ayudar a evitar errores y asegurar un sistema seguro y eficiente.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Puedo mezclar baterías viejas y nuevas en mi banco?

Absolutamente no. Una batería vieja perjudicará el rendimiento y la vida útil de todo el banco, sin importar el tipo de conexión.

¿Qué conexión pone más estrés en las baterías individuales?

Depende del tipo de estrés.

• Para el estrés de corriente, la serie es mayor. En un circuito en serie, cada batería debe manejar el 100% de la corriente del sistema. En un circuito en paralelo, la corriente se divide.
• Para el estrés de balance de voltaje, la serie es más compleja. El BMS debe gestionar activamente el voltaje de cada batería individualmente. Una configuración en paralelo es en gran medida autoequilibrante desde la perspectiva del voltaje.

Mi inversor necesita 150A, pero mis baterías solo están calificadas para una descarga máxima de 100A. ¿Qué debo hacer?

Debe usar una conexión en paralelo. Si conecta dos baterías de 100A máx en paralelo, su nuevo banco puede entregar un combinado de 200A, satisfaciendo de forma segura las necesidades de su inversor. Una conexión en serie no aumentaría la corriente máxima.

¿Mis cables deben tener la misma longitud?

Para conexiones en paralelo, sí, es crítico. Usar cables de longitud y calibre idénticos asegura que la corriente se distribuya de manera uniforme. Las longitudes desiguales de los cables causarán una distribución desigual de la carga.