Decodificando la carga dominante

Aug 12, 2023

Mientras la pérdida de carga continúa afectando a Sudáfrica, la elección de una batería de respaldo confiable se vuelve crucial. MyBroadband realizó una comparación exhaustiva de varias tecnologías de baterías para determinar la mejor opción. Entre los contendientes, las baterías de iones de litio, específicamente LiFePO4 y Li-NMC, surgieron como las mejores opciones debido a su rendimiento excepcional y su vida útil prolongada. Si bien las baterías de plomo-ácido pueden ser una alternativa económica, su vida útil más corta y su uso limitado durante los períodos de corte de carga las hacen menos favorables. Con su rendimiento superior, su vida útil más larga y su valor general, las baterías de iones de litio demuestran ser las claras ganadoras para las soluciones de respaldo de deslastre de carga. Este artículo se volvió a publicar por cortesía de MyBroadband.

Un componente crítico de cualquier sistema de energía de respaldo es el almacenamiento de energía en forma de baterías. Sin embargo, es fundamental considerar los pros y los contras de las diferentes tecnologías de baterías antes de comprar una batería.

MyBroadband comparó baterías de plomo-ácido, gel, estera de vidrio absorbente (AGM), fosfato de hierro y litio (LFP/LiFePO4) y baterías de óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto (Li-NMC) en términos de vida útil, rendimiento, seguridad y valor.

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Con la frecuencia de deslastre de carga de Eskom, las baterías de iones de litio, que incluyen LiFePO4 y Li-NMC, son muy recomendables. Sin embargo, las unidades de plomo-ácido aún pueden ser viables para aquellos con un presupuesto limitado que no dejan que la batería se descargue más del 50% y no usan las baterías durante cada período de desconexión de carga.

Tenga en cuenta que, incluso con un control cuidadoso, las baterías de plomo-ácido deberán reemplazarse con más frecuencia que las alternativas de iones de litio.

Comparación de tipos de baterías de iones de litio

En realidad, existen dos tipos principales de baterías de respaldo de iones de litio disponibles en Sudáfrica: baterías de fosfato de hierro y litio (LFP o LiFePO4) y baterías de óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (Li-NMC).

Ambas tecnologías ofrecen un rendimiento similar, con sólo ligeras diferencias entre ambas.

Las baterías LiFePO4 generalmente funcionan mejor que las unidades Li-NMC cuando el estado de carga es bajo, mientras que las baterías Li-NMC son más estables y funcionan mejor a temperaturas más bajas. En cuanto a la vida útil, las unidades LiFePO4 suelen durar más que las baterías Li-NMC.

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Según Eco Tree Lithium, las baterías Li-NMC suelen ofrecer una vida útil de 2000 a 2500 ciclos, mientras que las unidades LiFePO4 pueden durar hasta 5000 ciclos. Sin embargo, cabe señalar que el Powerwall de Tesla incluye baterías Li-NMC y ofrece una garantía de hasta diez años, o hasta que alcance los 38,2 MWh de rendimiento, dependiendo de cómo se utilice. Si bien depende del uso, esto equivale a alrededor de tres a cuatro años antes de que comience la degradación para las unidades Li-NMC y de siete a diez años para las unidades LiFePO4.

La tasa de degradación también es más lenta para las unidades LiFePO4. Las baterías LFP ofrecen un mejor valor general y un costo inicial más bajo que sus alternativas Li-NMC. Esto se debe a que las baterías Li-NMC requieren cantidades considerables de níquel, manganeso y cobalto para el material del cátodo.

Por otro lado, las unidades LiFePO4 utilizan hierro y fosfato como materiales catódicos, que son abundantes y menos costosos. Las baterías LFP también se consideran más seguras que las baterías Li-NMC a altas temperaturas.

La química de las unidades LFP es más estable y no liberan oxígeno. Esto hace que la inflamabilidad a altas temperaturas sea menos preocupante. Si bien la tecnología Li-NMC también se considera estable, su química libera oxígeno, lo que podría causar grandes problemas si la unidad se usa o instala incorrectamente.

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Plomo-ácido versus iones de litio

Las baterías de iones de litio ofrecen importantes ventajas sobre sus homólogas de plomo-ácido y, a pesar de ser más caras, son más asequibles a largo plazo. Las baterías de plomo-ácido suelen durar entre 150 y 200 ciclos cuando se descargan a no más del 50% de su capacidad, lo que, según GeeWiz, solo proporcionará una vida útil de unos pocos meses con una desconexión de carga constante entre las etapas 4 y 6. .

Sin embargo, al ser más asequibles, son una opción adecuada para quienes tienen un presupuesto limitado y desean controlar de cerca los niveles de la batería.

Como referencia, en la siguiente tabla se proporciona una comparación del precio por kWh entre las baterías de plomo-ácido y las de iones de litio. La segunda tabla reevalúa las baterías teniendo en cuenta la profundidad máxima de descarga recomendada.

Incluso en términos de precio por kWh, las baterías de iones de litio son significativamente más caras que las unidades de plomo-ácido. Sin embargo, como las baterías de iones de litio ofrecen más ciclos, es necesario reemplazarlas con menos frecuencia.

Otro aspecto a considerar es la profundidad de descarga (DoD), que determina efectivamente la capacidad utilizable de las baterías.

Los paquetes de plomo-ácido podrían perder ciclos más rápido si se permite que sus niveles de batería caigan por debajo del 50%. Esto tiene un impacto significativo en la capacidad. Actualizar a una batería de gel (en realidad, una batería de plomo-ácido sellada y regulada por válvula con un electrolito de gel) puede aumentar el DoD y proporcionar ciclos adicionales.

Lo mismo puede decirse de las baterías AGM, que presentan una química similar a las unidades de plomo-ácido estándar pero incorporan esteras de fibra de vidrio intercaladas entre placas de plomo para detener el flujo libre de la solución electrolítica. Esto hace que las baterías AGM sean a prueba de derrames y requieran menos mantenimiento que las unidades tradicionales de plomo-ácido, pero son significativamente más caras.

Las baterías de iones de litio son muy superiores a las baterías de plomo-ácido y sus variantes, especialmente si se considera el constante deslastre de carga en Sudáfrica. Pueden descargarse al 100% sin efectos secundarios a largo plazo. Sin embargo, deben configurarse en un DoD del 80 % para mantener la duración de la batería.

Según Qnovo, la pérdida de capacidad de la batería tiende a acelerarse rápidamente cuando las baterías de iones de litio se descargan por debajo del 80%. Con un DoD del 80%, las baterías de iones de litio pueden ofrecer hasta 5.000 ciclos, entre 25 y 33 veces más que las de plomo-ácido estándar.

A continuación se enumeran algunas de las marcas de baterías de iones de litio más destacadas y las tecnologías que utilizan.

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Narración de Alec Hogg