Baterías Solares de Litio: El Futuro

Baterías Solares de Litio: El Futuro

Los esfuerzos en el desarrollo e investigación de las baterías de Litio se ha encaminado para perfeccionar el almacenaje en productos electrónicos, y de unos años a esta parte a los coches. Se prevé que las instalaciones solares/eólicas se beneficien de estos estudios, y en breve se vendan a escala industrial. Por ello hablamos del futuro de las Baterías Solares de Litio en nuestro sector.

Los sistemas tradicionales de almacenamiento de las instalaciones de energía solar fotovoltaica han sido las baterías de plomo-ácido. Pero en estudios recientes se está comprobando que las baterías de litio tienen unas características más favorables.

Concretamente los fabricantes se están centrando en el desarrollo y comercialización de las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP). Por ser el tipo de batería de litio más segura y estable.

La tensión nominal de cada celda de la batería LiFePO4 es de 3,2V (recordamos que en baterías de plomo-ácido la tensión de cada celda es 2V). Así para un sistema solar de 12V se utilizaría una batería LFP de 12,8V,  que estaría compuesta por cuatro celdas en serie. Del mismo modo, un sistema a 24V, por una batería LFP de 25,6V (ocho celdas en serie) y un sistema de 48V, por una batería LFP de 51,2V (16 celdas en serie).

Ventajas de las baterías Litio-ferrofosfato o LiFePO4 frente a otros tipos de baterías solares de litio:

• Mayor vida útil, el voltaje de descarga es muy constante, siendo entorno a los 3,2V. Al no producirse picos en la descarga hay una menor degradación de las celdas que componen la batería. Por tanto tienen una expectativa de vida más larga, lo que significa que se cambiarían con menos frecuencia.
• En baterías de plomo ácido se reduce su vida útil si la batería no se carga completamente en largos períodos de tiempo. Sin embargo en baterías LFP no se ve afectada su vida útil por este motivo, no precisan estar completamente cargadas.
• Eficiencia. Las baterías LFP tienen una eficiencia energética entorno al 92%, mientras que en las de plomo ácido es del 80%.
• Tamaño y peso. El peso y el espacio en baterías LFP es más bajo, hasta un 70% de las de plomo ácido.
• El proceso de carga es mucho más rápido, permiten altas corrientes de carga.
• No emiten gases, permitiendo su instalación en cualquier sitio.

Inconvenientes de las baterías Litio-ferrofosfato o LiFePO4

• Más caras, actualmente las baterías LFP son más costosas.
• No se produce autoequilibrado entre celdas al final del ciclo de carga.

Una batería estará compuesta por celdas, éstas nunca son idénticas (su estado de carga será parecido pero no igual). Por tanto en los ciclos de carga/descarga unas de cargarán/descargarán antes que otras. Para que las diferencias entre el estado de carga de las celdas no aumenten necesitan que se equilibren (ecualicen) de vez en cuando.

En baterías de plomo ácido, cuando se carga una o más celdas completamente existe una circulación de corriente entre celdas que ayuda a cargar las celdas que todavía no lo estén, ecualizando el sistema de carga de todas las celdas, equilibrándolo.

En baterías LFP cuando una celda está completamente cargada no existe esa circulación de corriente entre celdas. Por tanto con el tiempo el estado de carga de las celdas puede ser muy diferente. Se pueden dar fallos por sobretensión o subtensión.

SOLUCION PARA EL EQUILIBRADO DE CELDAS EN BATERIAS LFP

Poner un sistema de gestión de baterías (BMS). Además de equilibrar el estado de carga de sus celdas, realizará las siguientes funciones:

• Protegerá la batería por tensión baja, desconectando las cargas. Ya que las celdas de una batería LFP fallarán por debajo de 2,5V.
• Protegerá la batería por tensión alta, reduciendo la corriente de carga o desconectándola. Ya que las celdas de una batería LFP fallarán por encima de 4,2V.
• Protegerá la batería por sobrecalentamiento,  desconectando el sistema si la temperatura de una celda sobrepasa los 50ºC.

Algunos fabricantes como Hoppecke ofrecen el BMS integrado en la batería. Otros como Victron lo suministran como un elemento a parte de la batería.

Conclusión sobre las baterías solares de Litio:

Por las números ventajas (mayor eficiencia, bajo peso, expectativa de vida más larga) que ofrecen las baterías de litio, en concreto las LiFePO4 o LFP, actualmente los fabricantes las están insertando en el mercado para instalaciones de autoconsumo con conexión a red. Se espera que en un futuro próximo sea habitual la sustitución de las actuales baterías de plomo-ácido en instalaciones aisladas por las baterías de litio LFP.