​Batería de litio solar

• ¿Cómo son los baterías de litio solar?
• ¿Cómo elegir batería de litio para autoconsumo?
• Ventajas de la batería solar de litio
• El BMS de las baterías solares de litio
• Tipos de baterías solares de litio
• Batería de litio solar vs batería de plomo ácido

La batería de litio solar es un dispositivo de almacenamiento eléctrico con dos o tres celdas de energía. Está pensada y fabricada para el almacenamiento de energía eléctrica y emplea como electrolito una sal de litio. Esta sal provee los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

En definitiva, la batería de litio funciona de forma similar a las baterías de plomo ácido. Siendo su gran diferencia los materiales, electrodos y electrolito que las forman. Esto, que podría ocasionar una diferencia mínima entre ellas, hace que sean totalmente diferentes en cuanto a sus características y, por supuesto, en el precio de las baterías.

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Dependiendo de nuestro consumo y hábitos en la vivienda, un instalador de placas solares nos podrá hacer un estudio personalizado y analizará la conveniencia de usar baterías solares. En algunas ocasiones y dependiendo de diferentes factores, será recomendable la instalación de acumuladores solares. La inclusión de una batería solar de litio en la instalación fotovoltaica nos ayudará a mejorar el rendimiento global y a ahorrar más en la factura de la luz.

Es importante saber que la mayor parte de las baterías para paneles solares son escalables. Esto significa que podemos ir ampliando la capacidad de almacenamiento de nuestro sistema fotovoltaico a medida que nuestras necesidades aumenten. No obstante, para elegir la batería de litio solar más adecuada, los técnicos suelen seguir una serie de aspectos o características:

» Capacidad de la batería fotovoltaica

Con este aspecto se tiene en cuenta las necesidades de la vivienda. De forma que la batería de litio solar sea capaz de suministrar la energía que necesitemos. La capacidad es, simplemente, la cantidad de electricidad que puede almacenar el dispositivo y se mide en kilovatios hora (kWh). Con la información de la capacidad de una batería solar de litio sabremos cuantas horas de energía dispondremos. Teniendo en cuenta de los electrodomésticos que conectemos, cuando las placas solares no estén generando electricidad.

» Potencia de la batería solar de litio

La potencia de la batería también debe ser calculada por los técnicos en fotovoltaica. Y con ella evalúan la cantidad de electricidad que un acumulador solar puede ofrecer en un momento dado y se mide en kilovatios (kW). Con el dato de la potencia de una batería de litio solar conoceremos cuantos aparatos eléctricos que podremos conectar a la vez, dependiendo de la potencia que tenga cada uno de ellos.

» Peso y tamaño de una batería de litio

Gracias a los materiales de que están fabricadas, las baterías de litio son más pequeñas y pesan menos. Teniendo en cuenta que disponen de la misma potencia y capacidad que otras alternativas; plomo, AMG, etc. Gracias a esto la batería solar de litio es fácilmente manejable. Para su instalación necesitan menos espacio para una capacidad y potencia similar. Además, la ventilación puede ser algo menor que en el caso de las baterías que utilizan ácidos como electrolito.

» Profundidad de descarga de la batería de litio

El dato de la profundidad de descarga nos indica el nivel hasta el que podemos consumir electricidad de la batería de litio, si afectar a su vida útil. Las baterías de litio solar disponen entre un 80% y un 100% de profundidad de descarga. En cambio, las baterías de plomo-ácido suelen estar entre el 50% y el 70%.

Esto quiere decir, que si elegimos una batería de litio de 10 kWh podemos aprovechar entre 8 y 10 kWh de electricidad. Cuando el máximo en una de plomo-ácido son solo 7 kWh.

» Eficiencia de la batería de litio

La eficiencia que aporta los acumuladores solares de litio nos indica cuanta energía podremos aprovechar. Es decir, durante el proceso de transformación y almacenaje de la energía se producen pérdidas de energía útil, generalmente en forma de calor, al cargar y descargar la batería de litio. La eficiencia es mayor, cuanto menor es esa pérdida. Las baterías de litio solar ofrecen entre un 90% y un 97% de eficiencia. Esto reduce las pérdidas, a un porcentaje de entre un 10% y un 3%.

» Vida útil de la batería de litio

La vida útil de una batería se mide en ciclos de carga y descarga. Aunque en realidad estos ciclos tienen tres fases; descarga, recarga y reposo. Teniendo en cuenta que cada día se produce un ciclo en una instalación de una primera vivienda o de una empresa, cuanto mayor sea el número de ciclos, mayor será su vida útil.

No obstante, la vida útil depende en realidad de muchos factores. Entre ellos, de las necesidades de consumo, de la capacidad de producción de los paneles solares. También la profundidad de descarga o de si estamos conectados a la red eléctrica convencional. Así, las baterías de litio solar pueden tener entre 5.000 y 7.500 ciclos, que traducido en tiempo son entre 14 y 21 años de vida útil, según modelos.

» Compatibilidad con inversores

Otro aspecto importante que los instaladores fotovoltaicos comprueban al elegir la batería de litio solar es la compatibilidad con el inversor solar seleccionado. Por lo que, una vez escogido un inversor determinado, en cierta medida, estamos reduciendo la posibilidad de elección de baterías solares.

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Las baterías de litio solar tienen grandes ventajas que han atraído la atención de muchas empresas instaladoras de fotovoltaica y usuarios. Especialmente interesantes son para el almacenamiento eléctrico en las instalaciones solares fotovoltaicas. Las baterías de litio cuentan con algunas características que las convierten en una de las baterías solares más rentables.

Beneficios de la batería solar de litio

Inconvenientes de la batería de litio

Como principal desventaja debemos citar que son más inestables, pudiendo producir incendios o explosiones. Este riesgo quieren evitarlo las nuevas baterías de estado sólido. Ya que no disponen de un electrolito líquido, sino de un polímero sólido a base de sodio. Sin embargo, aún se está investigando para poder lanzar industrialmente la fabricación de esta nueva tecnología.

El efecto memoria es un fenómeno por el que se reduce la capacidad de almacenamiento de las baterías. Dicho fenómeno se produce cuando se carga una batería sin haber sido descargada previamente hasta su nivel de profundidad de descarga. Al cargar las baterías de otra tecnología, sin estar completamente descargadas, se crean unos cristales en el interior de ellas.

Esto se produce a causa de una reacción química al calentarse la batería, bien por uso o por las malas cargas. Para prevenir este proceso, no es preciso hacer las cargas esperando a descargar totalmente la batería. Simplemente, basta con que de vez en cuando, realizar una carga completa.

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El sistema de gestión de baterías de litio o BMS (siglas del inglés Battery Management System) es un complemento que mejora su mantenimiento y rendimiento. Al mismo tiempo se evitan los riesgos de incendio y explosión que pueden tener las baterías de litio solar. Es un equipo electrónico que controla constantemente el estado de las celdas de la batería de litio solar.

Monitoriza el voltaje de cada celda de forma continua y las equilibra, para evitar grandes diferencias entre ellas. Asegurando que tanto en la carga como en la descarga todas las celdas estén en niveles similares de tensión.

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Actualmente, existen varios tipos de baterías solares de iones de litio. Y su diferencia es la base de materiales catódicos:

La batería solar de litio y óxido de cobalto tiene como ventaja su alta densidad de energía. Pero como inconveniente los graves problemas de seguridad.

La batería de litio solar y óxido de manganeso es la de mayor utilización por sus características y seguridad. Pero tiene como inconveniente su mal rendimiento a altas temperaturas.

La batería de litio y óxido de manganeso tiene gran utilización por su gran seguridad y características. Sin embargo, también tiene como inconveniente su mal rendimiento a altas temperaturas.

Las baterías solares de óxido de cobalto de manganeso y litio-níquel están fabricadas de varios materiales comunes. Disponen de un cátodo compuesto de níquel, manganeso y cobalto. Al igual que otras variedades de baterías de litio solar, estas pueden tener una alta densidad de energía o una alta potencia. Sin embargo, no pueden tener ambas propiedades. Este tipo de batería es más usual en trenes de potencia para vehículos y en herramientas eléctricas, que en instalaciones solares.

Los acumuladores solares de titanato de litio son un tipo de batería de litio que permite aplicaciones cada vez mayores. La principal ventaja de este tipo de batería solar de litio es su corto tiempo de recarga, gracias a su avanzada nanotecnología.

Las baterías solares de óxido de aluminio y de litio-níquel-cobalto también se llaman baterías NCA. Cada vez son más importantes para el almacenamiento de la red, como apoyo de las instalaciones fotovoltaicas, y en los trenes de energía eléctrica.

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Las ventajas de una batería solar de litio son más fácilmente observables al comparar una misma instalación fotovoltaica con dos tipos de batería solar diferentes. A continuación, elaboramos un comparativo entre una instalación fotovoltaica con batería plomo-ácido y una batería de litio.

Batería solar de litio vs batería de plomo ácido