¿Cuáles son las fallas comunes de los sistemas de almacenamiento de energía doméstica?
Como técnico de reparación en primera línea, estoy muy familiarizado con las fallas de los sistemas de almacenamiento de energía doméstica. Estos sistemas dependen en gran medida de las baterías, cuyas fallas afectan directamente el rendimiento y la seguridad.
1. Fallas de Baterías
El envejecimiento de las baterías es un problema frecuente, que se manifiesta como una reducción de la capacidad, un aumento de la resistencia interna y una menor eficiencia de carga y descarga. Idealmente, las baterías de iones de litio para uso doméstico tienen un ciclo de 3000-5000 veces. Sin embargo, el uso real (debido al entorno y los hábitos) reduce la vida útil en un 30%-50%. Las causas incluyen la sobrecarga/descarga prolongada, la operación a altas temperaturas, ciclos frecuentes de alta corriente y el deterioro químico natural. Por ejemplo, descargar más del 80% de la profundidad o operar por encima de 40°C anualmente reduce la capacidad en un 5%-10%.
La sobrecarga y la sobredescarga también ocurren con frecuencia. La sobrecarga conlleva riesgos de acumulación de presión interna, descomposición del electrolito y fuga térmica (incluso explosiones). La sobredescarga hace que el voltaje caiga por debajo de niveles seguros, causando daños irreversibles. El sistema de gestión de batería (BMS) de una marca suele establecer el estado de carga (SOC) entre el 20% y el 80%; el 15%-20% de las fallas se deben a errores del usuario o defectos del BMS.
Los cortocircuitos (internos/externos) son extremadamente peligrosos. Los cortocircuitos internos (debidos a defectos de fabricación, daños o sobrecalentamiento) liberan una gran cantidad de energía, causando incendios/explosiones. Los cortocircuitos externos (debidos a errores de cableado, contactos deficientes) aumentan la corriente, dañando componentes. El 7%-12% de los accidentes de almacenamiento están relacionados con cortocircuitos, a menudo dentro de los 30 minutos.
2. Fallas del Sistema Eléctrico
Las anomalías de voltaje (35%-40% de las fallas eléctricas) se dividen en problemas de entrada/salida. Los problemas de entrada (fluctuaciones de la red, dispositivos de alta potencia, fallos del inversor) interrumpen la carga de la batería. Los problemas de salida (estado de la batería, errores del BMS, fallos del convertidor) causan una descarga inestable. Por ejemplo, el uso simultáneo de alta potencia puede hacer que el voltaje de la red caiga por debajo de 190V, activando la protección y deteniendo la carga.
También fallan fusibles y interruptores automáticos. Los fusibles (por ejemplo, tipo gBat, calificados de 2-5000A) protegen contra corrientes excesivas, pero necesitan reemplazo regular. Los interruptores automáticos (por ejemplo, ABB BLK222) ofrecen protección a nivel de sistema mediante el almacenamiento mecánico de energía. Trabajan juntos: los fusibles manejan sobrecargas pequeñas; los interruptores automáticos abordan cortocircuitos grandes.
Las fallas en el equipo de conmutación implican atascos, contactos deficientes o problemas de control. Los problemas de contacto (25% de las fallas de conmutación) surgen por oxidación, acumulación de carbono o desgaste, lo cual empeora en condiciones húmedas, causando sobrecalentamiento. Las fallas mecánicas (por ejemplo, fatiga de muelles en el sistema de una marca) impiden la conmutación adecuada, arriesgando apagones.
3. Fallas de Gestión Térmica
Los problemas térmicos (sobrecalentamiento, subenfriamiento, desequilibrio) amenazan la seguridad. Las baterías de iones de litio funcionan mejor a 15-25°C; por encima de 35°C, la vida útil disminuye drásticamente y el riesgo de fuga térmica aumenta. Un aumento de 10°C en la temperatura duplica la degradación de la capacidad. El calor del verano puede elevar la temperatura de las baterías por encima de 45°C, forzando al BMS a limitar la potencia, aunque las altas temperaturas a largo plazo aún envejecen las baterías.
Las bajas temperaturas disminuyen la eficiencia: la resistencia interna de las baterías de iones de litio aumenta, reduciendo su capacidad de descarga (por ejemplo, las baterías de hierro-fosfato de litio pierden 20%-30% de su capacidad a 0°C). Los sistemas de calefacción (resistivos/bombas de calor) alivian este problema, pero las fallas o el control inadecuado pueden perturbar la regulación de la temperatura.
El desequilibrio de temperatura (con una diferencia de temperatura ΔT > 5°C entre las celdas de la batería) lleva a un envejecimiento desigual. La ventilación inadecuada (por ejemplo, en el sistema de una cierta marca) puede crear diferencias de temperatura de 8-10°C, causando que algunas celdas fallen prematuramente.
4. Fallas de Comunicación
Los sistemas inteligentes enfrentan problemas de comunicación: errores de módulos, interferencia, discrepancias de protocolos. Las fallas de cables (45%-50% de los casos) (daños, conectores sueltos/oxidados) interrumpen la comunicación BMS-batería (por ejemplo, la alarma 3013 de Huawei debido a problemas de cableado del módulo DCDC).La interferencia electromagnética (de señales Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz) aumenta las tasas de error de bit 5-10 veces en entornos densos. Reubicar los sistemas o usar cables blindados soluciona esto.
Las discrepancias de protocolos (por ejemplo, diferentes velocidades de baudios como 9600bps vs. 19200bps) causan fallos (por ejemplo, las alarmas 2068-1/3012 de Huawei debido a problemas de versión/velocidad de baudios), deteniendo las operaciones.
En resumen, estas fallas, desde el deterioro de las baterías hasta los errores de comunicación, requieren vigilancia. Comprender las causas raíz (entorno, uso, diseño) es clave para la solución de problemas, asegurando que los sistemas funcionen de manera segura y eficiente.
