BATERIAS DE LITIO PARA INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS
Las instalaciones solares fotovoltaicas (ISFTV) aisladas de la red eléctrica, necesitan baterías para almacenar la energía eléctrica sobrante (energía excedente) producida en los paneles solares mientras tenemos buenas condiciones de Sol.
En los momentos de poco o nada de Sol, por ejemplo por la noche, utilizaremos esta energía almacenada en las baterías en nuestra instalación eléctrica.
En otra página estudiamos los tipos, las características y los cálculos de las Baterías para los Paneles Solares de las ISFTV.
Aquí solo nos centraremos en las de Ión Litio.
Recuerda que tienes todo sobre fotovoltaica para aprender en el siguiente enlace: Fotovoltaica.
Y si quieres aprender todos los componentes de una instalación fotovoltaica, su cálculo y diseño te recomendamos el siguiente fantástico libro: Libro Instalaciones Fotovoltaicas
Estamos en el momento de la transición de las baterías de Plomo-acido a las de Litio. Las baterías de ión litio son la combinación ideal para las necesidades de almacenamiento de energía solar, pero todavía no demasiado utilizadas por su alto precio.
Pronto se espera que bajen de precio.
Actualmente las más vendidas son las baterías de Litio de Tesla y las de la marca LG, aunque hay otras muchas marcas que incluso pueden ser más económicas con las mismascaracterísticas.
Otras marcas son BYD y Axitec Axiestorage.
En la siguiente imagen puedes ver algunas de ellas.
Ventajas de las Baterías de Litio
Las baterías de ión de litio tienen varias ventajas sobre las baterías de plomo-ácido convencionales:
- Alta densidad energética: más energía almacenada con menos peso. Las baterías de ion-litio ahorran hasta un 70% en espacio y un 70% en peso en comparación con el plomo-ácido. Todo esto es muy útil sobre todo para el almacenamiento de las baterías y para su transporte.
- Las baterías de iones de litio requieren poco mantenimiento (casi nada) y son más resistentes a las descargas irregulares.
- No emiten gases tóxicos y contaminantes.
- Altas Corrientes de carga.
Tardan menos tiempo en cargarse)
- Altas corrientes de descarga. Se pueden descargar rápidamente sin problemas de pérdida de vida útil.
- Batería de larga duración. Hasta seis veces más que una convencional.
Sobre los 15 años para las de Litio.
- Alta eficiencia entre carga y descarga. Muy poca pérdida de energía debido al desarrollo de calor.
- Mayor potencia continua disponible.
- No tienen prácticamente nada de autodescarga.
- Las baterías de Plomo no se deben de ampliar nunca después del inicio de la instalación, ya que se reduciría el tiempo de vida de las nuevas igualándose al de las viejas.
Las baterías de Litio se pueden ampliar en cualquier momento sin problemas para las nuevas baterías ampliadas.
- Las baterías de Li pueden conectarse en paralelo para aumentar su capacidad.
OJO el resto de baterías nunca se deben de conectar en paralelo ya que disminuye drásticamente su vida útil.
- Las baterías de plomo-ácido pierden ciclos de vida (duración) si se descargan por debajo del 50% de su estado de carga (profundidad de descarga = DOD) o si se descargan muy rápido.
Por otro lado, las baterías de iones de litio se pueden descargar a aproximadamente 80% de DOD y a con una rapidez mayor que las de plomo sin perder tiempo de vida. Las nuevas incluso pueden tener una DOD del 100%.
Desventajas de las Baterías de Litio
- Su mayor Precio
- Necesitan un controlador o gestor para regular la carga y descarga. Dentro de este regulador, normalmente se incluye el Inversor y el regulador.
Se les suele llamar "Inversor Hibrido".
- Problemas de reciclaje.
- Dependencia de algunos Países del Litio.
Esta claro que las baterías de Litio son el futuro, aunque casi podemos decir que ya son el presente.
Resumiendo: al final de la vida útil de la batería, la batería de litio nos sale más barata que la batería de plomo ácido clásica.
A esto hay que sumar que la carga de la batería de litio es mucho más rápida y por lo tanto con la misma cantidad de placas solares podremos disfrutar de mucha más energía.
Diferencias en la Instalación
La instalación de este tipo de baterías suele ser mucho más sencilla que las de Plomo-acido.
Suelen poder ponerse incluso ancladas a la pared y es muy fácil apilar una sobre otra. La única diferencia es que si usamos las de Alto Voltaje no necesitaremos conversor porque la batería ya lo lleva incorporado y que hay que tener en cuenta alguna cosa sobre su tensión y potencia. Recordamos el esquema de instalación general de las ISFTV aisladas de la red eléctrica.
A tener en cuenta:
La tensión nominal de cada celda o vaso de la batería de Ión Litio es de 3,2V y en las de Plomo-ácido es de 2V.
Esto no es demasiado importante ya que en lo que tenemos que fijarnos es simplemente si el total es de la tensión de trabajo de la instalación, 24V, 48V, etc.
Tenemos 2 tipos, Baterías de Li de Bajo Voltaje (hasta 48V) y las de Alto Voltaje (de 200V a 400V). Las más usadas actualmente para las instalaciones de viviendas son las de Bajo Voltaje, aunque las que se suponen que van a revolucionar el mercado para las ISFTV son las de alto voltaje, más concretamente la Tesla PowerWall. Tanto LG como Tesla Fabrican de los 2 tipos.
OJO con la potencia de las baterías de lítio, no suele ser igual su potencia nominal que la de trabajo real.
Las baterías se pueden conectar en serie y/o en paraelo:
Veamos este pequeño vídeo en el que se explica lo fácil que es su instalación:
Baterías de Litio Funcionamiento
Este tipo de baterías se utilizan hoy en día en nuestros teléfono móviles o SmartPhone, y en los ordenadores portátiles.
Durante décadas, las baterías de plomo-ácido han sido la opción dominante para los sistemas solares fotovoltaicos, pero con el crecimiento de los vehículos eléctricos, la tecnología de baterías de iones de litio ha mejorado y se ha convertido en una opción viable para estos sistemas solares.
Una batería de litio es un acumulador de energía que utiliza como electrolito sales de litio.
Dentro de estas, las más populares y usadas para las ISFTV son las baterías de ion litio.
Aunque el funcionamiento no es lo que más nos interesa, pero veamos un pequeño resumen de su funcionamiento interno y cómo almacena y descarga la energía.
Como cualquier otra batería, una batería recargable de iones de litio está hecha de uno o más compartimientos de generación de energía llamados "celdas".
Cada celda tiene esencialmente tres componentes, un electrodo positivo (conectado al terminal positivo o + de la batería), un electrodo negativo (conectado al terminal negativo o -) y un químico llamado electrolito entre ellos.
El electrodo positivo suele estar hecho de un compuesto químico llamado óxido de litio-cobalto (LiCoO 2 ) o, en baterías más nuevas, de fosfato de litio y hierro (LiFePO4).).
El electrodo negativo generalmente está hecho de carbono (grafito) y el electrolito varía de un tipo de batería a otro, pero no es muy importante para comprender la idea básica de cómo funciona la batería.
Todas las baterías de iones de litio funcionan de la misma manera.
Cuando la batería se está cargando, el electrodo positivo de óxido de cobalto y litio abandona algunos de sus iones de litio, que se mueven a través del electrolito hacia el electrodo de grafito o carbono negativo y permanecen allí.
La batería absorbe y almacena energía durante este proceso.
Cuando la batería se está descargando, los iones de litio regresan a través del electrolito hacia el electrodo positivo, produciendo la energía que alimenta la batería.
En ambos casos, los electrones fluyen en dirección opuesta a los iones que rodean el circuito externo.
Los electrones no fluyen a través del electrolito: es efectivamente una barrera aislante, en lo que respecta a los electrones.
El movimiento de los iones (a través del electrolito) y los electrones (alrededor del circuito externo, en la dirección opuesta) son procesos interconectados, y si alguno de ellos se detiene, el otro también lo hace.
Si los iones dejan de moverse a través del electrolito porque la batería se descarga por completo, los electrones tampoco pueden moverse a través del circuito externo, por lo que pierde su energía.
De manera similar, si apaga lo que sea que esté cargando la batería, el flujo de electrones se detiene y también lo hace el flujo de iones.
Básicamente, la batería detiene la descarga a una velocidad alta (pero sigue descargándose, a una velocidad muy lenta, incluso con el aparato desconectado).
A diferencia de las baterías más simples, las de iones de litio tienen controladores electrónicos integrados que regulan cómo se cargan y descargan.
Evitan la sobrecarga y el sobrecalentamiento que pueden causar que las baterías de iones de litio exploten en algunas circunstancias.
Escrito y Publicado por: Ernesto Rodriguez; Profesor del CIFP Tecnológico Industrial de León (España). email: areatecnologia arroba areatecnologia.com
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En los momentos de poco o nada de Sol, por ejemplo por la noche, utilizaremos esta energía almacenada en las baterías en nuestra instalación eléctrica.
En otra página estudiamos los tipos, las características y los cálculos de las Baterías para los Paneles Solares de las ISFTV.
Aquí solo nos centraremos en las de Ión Litio.
Recuerda que tienes todo sobre fotovoltaica para aprender en el siguiente enlace: Fotovoltaica.
Y si quieres aprender todos los componentes de una instalación fotovoltaica, su cálculo y diseño te recomendamos el siguiente fantástico libro: Libro Instalaciones Fotovoltaicas
Estamos en el momento de la transición de las baterías de Plomo-acido a las de Litio. Las baterías de ión litio son la combinación ideal para las necesidades de almacenamiento de energía solar, pero todavía no demasiado utilizadas por su alto precio.
Pronto se espera que bajen de precio.
Actualmente las más vendidas son las baterías de Litio de Tesla y las de la marca LG, aunque hay otras muchas marcas que incluso pueden ser más económicas con las mismascaracterísticas.
Otras marcas son BYD y Axitec Axiestorage.
En la siguiente imagen puedes ver algunas de ellas.
Ventajas de las Baterías de Litio
Las baterías de ión de litio tienen varias ventajas sobre las baterías de plomo-ácido convencionales:
- Alta densidad energética: más energía almacenada con menos peso. Las baterías de ion-litio ahorran hasta un 70% en espacio y un 70% en peso en comparación con el plomo-ácido. Todo esto es muy útil sobre todo para el almacenamiento de las baterías y para su transporte.
- Las baterías de iones de litio requieren poco mantenimiento (casi nada) y son más resistentes a las descargas irregulares.
- No emiten gases tóxicos y contaminantes.
- Altas Corrientes de carga.
Tardan menos tiempo en cargarse)
- Altas corrientes de descarga. Se pueden descargar rápidamente sin problemas de pérdida de vida útil.
- Batería de larga duración. Hasta seis veces más que una convencional.
Sobre los 15 años para las de Litio.
- Alta eficiencia entre carga y descarga. Muy poca pérdida de energía debido al desarrollo de calor.
- Mayor potencia continua disponible.
- No tienen prácticamente nada de autodescarga.
- Las baterías de Plomo no se deben de ampliar nunca después del inicio de la instalación, ya que se reduciría el tiempo de vida de las nuevas igualándose al de las viejas.
Las baterías de Litio se pueden ampliar en cualquier momento sin problemas para las nuevas baterías ampliadas.
- Las baterías de Li pueden conectarse en paralelo para aumentar su capacidad.
OJO el resto de baterías nunca se deben de conectar en paralelo ya que disminuye drásticamente su vida útil.
- Las baterías de plomo-ácido pierden ciclos de vida (duración) si se descargan por debajo del 50% de su estado de carga (profundidad de descarga = DOD) o si se descargan muy rápido.
Por otro lado, las baterías de iones de litio se pueden descargar a aproximadamente 80% de DOD y a con una rapidez mayor que las de plomo sin perder tiempo de vida. Las nuevas incluso pueden tener una DOD del 100%.
Desventajas de las Baterías de Litio
- Su mayor Precio
- Necesitan un controlador o gestor para regular la carga y descarga. Dentro de este regulador, normalmente se incluye el Inversor y el regulador.
Se les suele llamar "Inversor Hibrido".
- Problemas de reciclaje.
- Dependencia de algunos Países del Litio.
Esta claro que las baterías de Litio son el futuro, aunque casi podemos decir que ya son el presente.
Resumiendo: al final de la vida útil de la batería, la batería de litio nos sale más barata que la batería de plomo ácido clásica.
A esto hay que sumar que la carga de la batería de litio es mucho más rápida y por lo tanto con la misma cantidad de placas solares podremos disfrutar de mucha más energía.
Diferencias en la Instalación
La instalación de este tipo de baterías suele ser mucho más sencilla que las de Plomo-acido.
Suelen poder ponerse incluso ancladas a la pared y es muy fácil apilar una sobre otra. La única diferencia es que si usamos las de Alto Voltaje no necesitaremos conversor porque la batería ya lo lleva incorporado y que hay que tener en cuenta alguna cosa sobre su tensión y potencia. Recordamos el esquema de instalación general de las ISFTV aisladas de la red eléctrica.
A tener en cuenta:
La tensión nominal de cada celda o vaso de la batería de Ión Litio es de 3,2V y en las de Plomo-ácido es de 2V.
Esto no es demasiado importante ya que en lo que tenemos que fijarnos es simplemente si el total es de la tensión de trabajo de la instalación, 24V, 48V, etc.
Tenemos 2 tipos, Baterías de Li de Bajo Voltaje (hasta 48V) y las de Alto Voltaje (de 200V a 400V). Las más usadas actualmente para las instalaciones de viviendas son las de Bajo Voltaje, aunque las que se suponen que van a revolucionar el mercado para las ISFTV son las de alto voltaje, más concretamente la Tesla PowerWall. Tanto LG como Tesla Fabrican de los 2 tipos.
OJO con la potencia de las baterías de lítio, no suele ser igual su potencia nominal que la de trabajo real.
Las baterías se pueden conectar en serie y/o en paraelo:
Veamos este pequeño vídeo en el que se explica lo fácil que es su instalación:
Baterías de Litio Funcionamiento
Este tipo de baterías se utilizan hoy en día en nuestros teléfono móviles o SmartPhone, y en los ordenadores portátiles.
Durante décadas, las baterías de plomo-ácido han sido la opción dominante para los sistemas solares fotovoltaicos, pero con el crecimiento de los vehículos eléctricos, la tecnología de baterías de iones de litio ha mejorado y se ha convertido en una opción viable para estos sistemas solares.
Una batería de litio es un acumulador de energía que utiliza como electrolito sales de litio.
Dentro de estas, las más populares y usadas para las ISFTV son las baterías de ion litio.
Aunque el funcionamiento no es lo que más nos interesa, pero veamos un pequeño resumen de su funcionamiento interno y cómo almacena y descarga la energía.
Como cualquier otra batería, una batería recargable de iones de litio está hecha de uno o más compartimientos de generación de energía llamados "celdas".
Cada celda tiene esencialmente tres componentes, un electrodo positivo (conectado al terminal positivo o + de la batería), un electrodo negativo (conectado al terminal negativo o -) y un químico llamado electrolito entre ellos.
El electrodo positivo suele estar hecho de un compuesto químico llamado óxido de litio-cobalto (LiCoO 2 ) o, en baterías más nuevas, de fosfato de litio y hierro (LiFePO4).).
El electrodo negativo generalmente está hecho de carbono (grafito) y el electrolito varía de un tipo de batería a otro, pero no es muy importante para comprender la idea básica de cómo funciona la batería.
Todas las baterías de iones de litio funcionan de la misma manera.
Cuando la batería se está cargando, el electrodo positivo de óxido de cobalto y litio abandona algunos de sus iones de litio, que se mueven a través del electrolito hacia el electrodo de grafito o carbono negativo y permanecen allí.
La batería absorbe y almacena energía durante este proceso.
Cuando la batería se está descargando, los iones de litio regresan a través del electrolito hacia el electrodo positivo, produciendo la energía que alimenta la batería.
En ambos casos, los electrones fluyen en dirección opuesta a los iones que rodean el circuito externo.
Los electrones no fluyen a través del electrolito: es efectivamente una barrera aislante, en lo que respecta a los electrones.
El movimiento de los iones (a través del electrolito) y los electrones (alrededor del circuito externo, en la dirección opuesta) son procesos interconectados, y si alguno de ellos se detiene, el otro también lo hace.
Si los iones dejan de moverse a través del electrolito porque la batería se descarga por completo, los electrones tampoco pueden moverse a través del circuito externo, por lo que pierde su energía.
De manera similar, si apaga lo que sea que esté cargando la batería, el flujo de electrones se detiene y también lo hace el flujo de iones.
Básicamente, la batería detiene la descarga a una velocidad alta (pero sigue descargándose, a una velocidad muy lenta, incluso con el aparato desconectado).
A diferencia de las baterías más simples, las de iones de litio tienen controladores electrónicos integrados que regulan cómo se cargan y descargan.
Evitan la sobrecarga y el sobrecalentamiento que pueden causar que las baterías de iones de litio exploten en algunas circunstancias.
Escrito y Publicado por: Ernesto Rodriguez; Profesor del CIFP Tecnológico Industrial de León (España). email: areatecnologia arroba areatecnologia.com
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