¿Es mejor una batería de iones de litio o de fosfato de hierro y litio?
Las baterías más utilizadas en los equipos solares fotovoltaicos son las LiFePO4 o de iones de litio. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas específicas. A continuación se ofrece un breve resumen de las principales diferencias en comparación con la batería de plomo-ácido más conocida. En los últimos años se ha observado una creciente preferencia por las baterías de iones de litio y de litio como soluciones de almacenamiento de energía como una alternativa sostenible a las baterías tradicionales de plomo-ácido. A medida que avanza la tecnología, ha surgido un nuevo ganador en la carrera por las soluciones de almacenamiento de energía: las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4).
Características que debe tener una batería de almacenamiento fotovoltaico
La batería de almacenamiento debe tener las siguientes características:
- Debería funcionar normalmente en un ambiente con un rango de temperatura de -30 ℃ a 60 ℃.
- Debería tener un buen rendimiento a bajas temperaturas, lo que significa que puede funcionar normalmente incluso en regiones con temperaturas bastante bajas.
- Debe mantener la consistencia de la capacitancia cuando se usa en serie o en paralelo.
- Debe tener buena capacidad de aceptación de carga. Debería funcionar bien en un entorno de carga inestable.
- Debe tener una larga vida útil y bajos costos de mantenimiento, que reduzcan el costo total de inversión.
En resumen, necesitamos soluciones de baterías que tengan mayor capacidad, alto potencial energético, mayor vida útil, sean sostenibles, seguras y se adapten a las necesidades y deseos de los consumidores conscientes de hoy.
Baterías de litio vs. baterías de fosfato de hierro y litio
Durante las últimas dos décadas, la mayoría de las soluciones de almacenamiento de energía (ESS) han utilizado baterías de iones de litio como principal fuente de respaldo. Las baterías de iones de litio son baratas, fáciles de conseguir y, a medida que más dispositivos e incluso vehículos dependen de ellas, han saturado el mercado de las baterías.
Cuando se produce esta saturación, contribuye tanto a la disponibilidad de iones de litio como a una mayor reducción de los costes. Además, las baterías de litio duran más y pueden ser más fáciles de instalar que las alternativas disponibles, como las baterías de plomo-ácido. Por tanto, es fácil ver por qué las iones de litio han sido la batería elegida para la mayoría de los sistemas de almacenamiento solar.
La nueva tecnología es inevitable y, como cualquier industria, los sistemas de energía solar deben estar preparados para adaptarse. Una batería emergente prometedora es la batería de fosfato de hierro y litio (batería LiFePO4). Si bien las baterías de fosfato de hierro y litio tienen ventajas y desventajas, existen varias características que hacen que esta solución sea ideal para el almacenamiento de energía solar, en particular.
Baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4)
Las celdas de fosfato de hierro y litio tienen una densidad de celda más alta que las baterías de plomo-ácido, con una fracción del peso. Por otro lado, tienen una densidad de células menor que la de iones de litio. Esto los hace menos volátiles y más seguros de usar.
Las celdas LiFePO4 individuales tienen un voltaje nominal de aproximadamente 3,2 V o 3,3 V. Se utilizan varias celdas en serie para crear un paquete de baterías. El uso de cuatro celdas LiFePO4 en serie proporciona un paquete de 12,8 a 14,2 voltios cuando está completamente cargado. Esto es lo más cercano a una batería de plomo-ácido tradicional, excepto que las celdas LiFePO4 tienen cuatro veces la capacidad de las baterías de plomo-ácido.
Para lograr la misma densidad que las celdas de iones de litio, las celdas LiFePO4 se apilan en paralelo para aumentar la capacidad del paquete. Por lo tanto, los paquetes de baterías LiFePO4 con la misma capacidad que un paquete de iones de litio serán más grandes, ya que se necesitan más celdas en paralelo para lograr la misma capacidad.
Las celdas LiFePO4 se pueden usar en ambientes de alta temperatura, mientras que las celdas de iones de litio nunca deben usarse por encima de 60°C.
La vida útil típica estimada de una batería LiFePO4 es de 1500 a 2000 ciclos de carga o hasta 10 años. Un paquete de fosfato de hierro y litio suele tener una carga de hasta 350 días.
La composición química del electrolito utilizado en las baterías de fosfato de hierro y litio les permite durar mucho más que la variedad estándar de iones de litio. Una vida útil más larga es útil en situaciones solares, donde las instalaciones están diseñadas para respaldar la energía en un hogar o negocio durante años.
Una vida más larga significa menos gastos para el propietario y una menor probabilidad de que la batería se agote en el momento equivocado. Las baterías de fosfato de hierro y litio prácticamente no requieren mantenimiento, por lo que pueden instalarse en áticos, espacios reducidos, dependencias u otros espacios apartados a los que pueda resultar incómodo acceder.
Baterías de iones de litio
Las celdas de iones de litio tienen una mayor densidad celular que las de fosfato de hierro y litio, por lo que se pueden usar menos celdas para lograr la misma capacidad. Pero su mayor densidad celular conlleva una mayor volatilidad.
Las celdas individuales de iones de litio suelen tener un voltaje nominal de 3,6 V o 3,7 V. Se utilizan varias celdas en serie para crear un paquete de baterías. Al igual que con el fosfato de hierro y litio, las celdas de iones de litio se pueden apilar en paralelo para aumentar la capacidad del paquete.
Para una fuente de alimentación de 12 V, se colocan tres celdas de iones de litio en serie que proporcionan 12,6 V, que es el voltaje más cercano al voltaje nominal de una batería de plomo-ácido sellada.
La vida útil típica estimada de una batería de iones de litio es de 300 a 500 ciclos de carga, o de dos a tres años. Un paquete de iones de litio suele tener una carga de hasta 300 días.
Recargar las pilas
La carga de células LiFePO4 y de iones de litio es muy similar. Cuando se carga con células solares, se utiliza un controlador de carga para regular primero el voltaje y la corriente que alimenta el sistema de gestión de baterías (BMS). El BMS se utiliza para proporcionar protección contra sobretensión, protección contra subtensión, protección contra cortocircuitos y equilibrio de carga.