Baterias de litio para energía solar, comparativa de baterías byd, lg, axitec y cegaxa

Desde el descubrimiento y primera aplicación de energía eléctrica, hasta nuestros días, siempre ha surgido el mismo problema… la acumulación de la misma.

En la actualidad, nuestro sistema eléctrico se compone de diferentes fases: 

• Generación

• Distribución

• Transporte

• Comercialización

El problema, es que no existe un punto en el cual podamos acumular una gran cantidad de energía debido a su gran limitación. 

Por este motivo, se desarrollan continuas investigaciones para mejorar la capacidad y calidad del almacenamiento de energía. En este caso, comentaremos el último gran avance tecnológico, las baterías Li-ion (LiFePO₄) o, también conocidas comúnmente, como baterías de litio. Pero antes, haremos una breve introducción sobre qué son las baterías y cuál es su aplicación con respecto a la energía solar fotovoltaica en los hogares.

La batería, es un dispositivo que se encarga del almacenamiento de energía eléctrica a través de energía química almacenada, a su vez, en celdas electroquímicas. Contienen un electrodo positivo, un electrodo negativo y electrolitos, que son los encargados de que las baterías puedan alimentar un circuito eléctrico.

Desde la aparición de sistemas para el uso de energía eléctrica a través de la energía solar en los hogares, han ido surgiendo diferentes modelos de baterías hasta llegar a las ya mencionadas baterías de litio.

¿Por qué motivo usar baterías de litio?

Las baterías de litio tienen grandes ventajas frente a las baterías convencionales:

• No sufren del llamado ‘Efecto memoria’ y pueden cargarse en cualquier momento del estado de carga (SOC) sin reducción de su vida útil

• Son las baterías que tienen mayor nivel en densidad de capacidad.

• Presentan mayor capacidad de almacenamiento y una vida útil mayor.

• Son totalmente seguras y fiables.

En Cambio Energético, realizamos una comparativa entre baterías de plomo-ácido y baterías de litio.

Es recomendable mirar este artículo para entender, aún mejor, la importancia de la misma; 

Comparación baterías de plomo ácido y baterías de lítio

Para realizar la comparativa de estas baterías, las vamos a clasificar en Bajo voltaje (LV) y Alto voltaje (HV). 

Se debe tener en cuenta que, para autoconsumo fotovoltaico, las baterías HV se recomiendan en instalaciones a partir de los 10 paneles fotovoltaicos de 280Wp. 

Mientras que, para instalaciones solares aisladas de red, podemos dividirlas en domésticas e industriales.

En el caso de las instalaciones domésticas hasta aproximadamente 10kW de potencia instalada, se recomienda el uso de baterías LV con regulador MPPT conectadas hasta 48V.

Para instalaciones en el ámbito industrial, que normalmente suelen ser de mayor envergadura, se recomienda usar baterías HV debido a su mayor rango de tensión y conexión trifásica.

Por lo tanto, cada caso deberá someterse a estudio para optimizar la instalación, adecuándose al consumo y al uso al que se someterían dichas baterías.

En instalaciones en las que nos encontramos en el rango óptimo para el uso de baterías HV, se dan las siguientes ventajas.

¿Qué ventajas podemos encontrar en baterías de Alto voltaje conectadas en CA (Corriente alterna) frente a las de Bajo voltaje conectadas en CC (Corriente continua)?

Para comenzar, la energía de un sistema solar fotovoltaico se genera en CC y el inversor solar la convierte a CA.

Un inversor de batería conectado a la red eléctrica a través de CA, convierte toda la energía sobrante no utilizada de nuevo en CC para que ésta pueda ser almacenada en una batería, mientras que el almacenamiento conectado en CC utiliza un inversor híbrido, donde el sistema de energía solar y la batería están conectados a un mismo inversor.

Por lo tanto, existen muchas razones por las que el almacenamiento en CA con baterías HV (de alta tensión) ofrece una serie de ventajas en términos de coste, flexibilidad y riesgo, en comparación al conexionado en CC.

• 1- Un inversor para baterías y un inversor para el sistema solar que, en comparación con otras soluciones basadas en inversores híbridos, representa una instalación con pocos componentes.
• 2- No se pierde la inversión realizada previamente en instalaciones existentes.
• 3- Solución de menor coste, gracias al uso de inversores sin transformador, lo que conlleva también una mayor eficiencia. 
• 4- Mayor fiabilidad, ya que usan muchos menos componentes gracias al uso de los inversores mencionados anteriormente.
• 5- Mayor flexibilidad de ubicación dentro de la instalación. Se puede instalar la batería en cualquier zona independientemente del sistema instalado.
• 6- Mayor independencia de la red eléctrica, permitiendo suministrar, simultáneamente, la energía proveniente tanto del sistema fotovoltaico como de las baterías. De este modo, es posible suministrar el 100% de las necesidades de carga de su hogar. Un sistema con un inversor híbrido, solo podría suministrar el 66% de la carga del hogar.

• 7- Mejora en la gestión y resolución de los “apagones”, a través de conmutadores que se interconectan con el inversor de batería en CA.
• 8- Mayor eficiencia y más energía. Esta es una de las ventajas más importantes.

Al transformar la corriente de CC a CA existen pérdidas, pero con un sistema conectado en CA, a pesar de tener un recorrido mayor en el proceso de conversión de energía, se obtienen mejores resultados en cuanto a eficiencia al extraer la energía de las baterías.

Una vez listadas las ventajas que nos aporta la conexión en CA junto a una batería de alto voltaje, realizamos una comparativa entre las baterías LV y HV.

TABLA COMPARACIÓN ENTRE BATERÍAS DE BAJO VOLTAJE (LV)

En cuanto a las diferentes marcas y sus modelos correspondientes, podríamos destacar que AXITEC logra la mayor eficiencia en sus baterías de litio y la máxima energía disponible a desarrollar en instalaciones, pero se limita al uso de inversores y la tecnología de SMA.

Mientras que, por otro lado, la marca LG CHEM nos brinda la opción de usar sus baterías con inversores SOLAREDGE, los cuales permiten usar una nueva tecnología basada en optimizadores de potencia logrando, así, aumentar la eficiencia de nuestros paneles.

En el siguiente enlace tendrán acceso a un artículo en relación a los mencionados optimizadores de potencia: 

COMPARATIVA ENTRE LOS INVERSORES CONVENCIONALES Y LOS INVERSORES SOLAR EDGE

Por otro lado, BYD es una marca que siempre ha sido muy competente con respecto a sus productos y, en este caso, no se queda atrás, ofreciéndonos una elevada eficiencia así como sistemas muy fiables.

Sin embargo, al ser una marca internacional, su servicio en Europa se encuentra algo desbordado, lo que puede ocasionar retrasos en cuanto al soporte de producto.

Por último, la gran sorpresa es la marca Cegasa con su modelo E-brick.

Su batería modular, la cual nos brinda un gran abanico de posibilidades en cuanto a flexibilidad y comodidad en la instalación, la hace, adicionalmente, compatible también con la ya mencionada marca SolarEdge, ofreciendo, de esta manera, la posibilidad de llegar a una potencia máxima instalable considerable.

TABLA COMPARACIÓN ENTRE BATERÍAS DE ALTO VOLTAJE (HV)

Con respecto a las baterías HV, nos encontramos con la marca Fronius, que se encuentra limitada al uso de sus propios inversores permitiendo, en todo momento, realizar una ampliación gracias al uso de baterías modulares siendo el mínimo de 3 y hasta un máximo de 8.

Cabe destacar, que estas baterías podrían usarse en configuraciones monofásicas y trifásicas.

Por otro lado, también tenemos la posibilidad del uso de baterías Tesla, una marca conocida internacionalmente y con grandes productos.

Quizá sea la marca que ha realizado una mayor inversión de marketing pero, como podemos observar, tiene grandes competidores en este sector.

GRÁFICAS DE INSTALACIÓN SOLAR CON BATERÍA DE LITIO

A fin de comprobar la eficiencia de las baterías de litio, en Cambio Energético hemos monitorizado una instalación fotovoltaica que cuenta con una de estas baterías en su sistema.

Se puede observar, en primer lugar, el funcionamiento y la diferencia que habría de tener una batería de litio en nuestra instalación, a no tenerla.

En este gráfico, se puede observar cómo existen consumos constantes durante las 24 horas (zonas rojas), la generación de energía eléctrica a través del equipo fotovoltaico (zonas amarillas) y el estado de carga de la batería (líneas y zonas azules).

Durante las horas nocturnas, se dan pequeños consumos que, gracias a la batería de litio, se pueden suplir sin ningún problema y sin llegar a descargarse completamente. No obstante, lo más interesante es cómo, en tan solo 2 horas, la batería pasa a estar en plena carga, lista para afrontar cualquier consumo extra sin la necesidad de usar la red eléctrica, aportando una gran autonomía.

A continuación, se muestra una gráfica donde se observa, expresamente, el consumo eléctrico de la vivienda.

Se puede observar que a las 17 horas hubo un pico de consumo que fue afrontado con la energía solar directa y con la batería de litio, sin necesidad del uso de la red eléctrica.

Durante las horas nocturnas, en todo momento se usa la energía proveniente del sistema de almacenamiento y, durante el resto del día, basta con la energía producida por nuestros paneles fotovoltaicos.

Sin embargo, si miramos una instalación sin esta batería instalada, podemos observar cómo la instalación necesita del suministro proveniente de la red eléctrica.

El área roja representa el consumo de la red eléctrica y el área verde la energía proveniente del sistema fotovoltaico.

Por lo tanto, el hecho de añadir una batería de este tipo en nuestro sistema, nos puede proporcionar un nivel de autoconsumo completo en términos energéticos.

CONCLUSIONES

Las baterías de litio, a día de hoy, se están implementando cada vez con más fuerza en el mercado energético gracias a sus amplias posibilidades y resultados, ofreciendo la posibilidad de elegir entre baterías de bajo y alto voltaje, lo que permite, dependiendo de cada caso, el uso de unas u otras. 

En el ámbito doméstico, normalmente la solución más óptima sería la instalación de baterías LV ya que éstas suelen presentar potencias más comedidas de aproximadamente 10Kw y es ahí donde estas baterías ofrecen mejores resultados.

Por otro lado, en el ámbito industrial, se suele trabajar con un rango de potencias mayores a los 10kW, y aunque siempre se debe someter a estudio (tanto para el ámbito doméstico como el industrial), en este caso suelen ser más óptimas las baterías de HV debido al uso de tensiones mayores y de una configuración trifásica.

Ahora, más que nunca, disponemos de grandes soluciones para el almacenamiento de energía eléctrica obtenida a través de energías verdes y renovables, permitiendo llegar a ser totalmente autosuficientes.

Es por ello que debemos apostar más por estas tecnologías, producir nuestra propia energía y, lo más importante, respetar el medio ambiente.