Con el rápido desarrollo de la sociedad humana, la conversión y aplicación de las energías renovables han cobrado cada vez más importancia. En consecuencia, los sistemas de almacenamiento en baterías han surgido como una tecnología clave. Pueden ayudarnos a reducir las emisiones de carbono y a conseguir un suministro energético más respetuoso con el medio ambiente, eficiente y fiable. Este artículo explora principalmente la definición, los principios y la importancia de esta tecnología.

Definición de sistema de almacenamiento de energía en baterías

Comúnmente nos referimos a los sistemas de almacenamiento de energía en baterías como BESS. Se trata de una solución de energía renovable que puede convertir y almacenar energía eólica y solar en energía eléctrica para que los consumidores la utilicen cuando la necesiten. Los componentes básicos de un BESS son

Pilas de batería: Son los componentes principales responsables del almacenamiento de energía en un BESS, normalmente compuesto por múltiples unidades de baterías individuales.

Sistemas de gestión: Incluye el sistema de gestión de la batería (BMS) y el sistema de gestión de la energía (EMS), que controlan el estado de la batería y garantizan su funcionamiento seguro.

Sistema de conversión de energía (PCS): Se encarga de la conversión entre corriente alterna (CA) y corriente continua (CC), garantizando la compatibilidad de la batería con la red eléctrica o la carga.

Equipos auxiliares: Como sistemas de refrigeración, dispositivos de protección de seguridad, conectores, etc., para favorecer el funcionamiento estable del sistema.

Cómo funcionan los sistemas de almacenamiento de energía en baterías？.

El funcionamiento de un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) se divide en dos etapas: carga y descarga.

Durante la fase de carga, la electricidad de corriente alterna (CA) transmitida desde la red o desde fuentes de energía renovables es convertida en corriente continua (CC) por el Sistema de Conversión de Potencia (SCP). Al pasar por las celdas de la batería, se produce una reacción electroquímica que convierte la electricidad de CC en energía química para su almacenamiento.

En la fase de descarga, la energía química almacenada se convierte de nuevo en electricidad de corriente continua mediante una reacción electroquímica y, a continuación, se transforma en electricidad de corriente alterna con la ayuda del PCS. Así se libera la energía almacenada para satisfacer las necesidades de la red eléctrica o de la carga.

En resumen, un BESS se carga y descarga mediante reacciones electroquímicas. Almacena energía cuando hay excedente de electricidad y la libera cuando hay demanda.

Ventajas y desventajas del sistema de almacenamiento de energía en baterías

En todo el mundo hay usuarios fieles de los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías, que contribuyen de forma significativa al campo de las energías renovables. Podemos juzgar su importancia por los beneficios que aportan.

¿Por qué es importante el almacenamiento de energía?

Respuesta rápida

El almacenamiento de energía en baterías también puede actuar como fuente de alimentación ininterrumpida, resultando extremadamente útil en escenarios que requieren una alta velocidad de respuesta. Esto se debe a que puede proporcionar energía casi instantáneamente en el momento de un corte de suministro.

Reducir las emisiones de carbono

El BESS utiliza fuentes de energía renovables para generar electricidad, lo que no sólo reduce el uso de combustibles fósiles, sino también las emisiones de gases de efecto invernadero.

Fuente de alimentación de reserva

La energía almacenada en un BESS puede servir como fuente de energía de reserva para hogares, empresas, hospitales, centros de datos y otras instalaciones críticas. En caso de apagones o inestabilidad de la red, el sistema de almacenamiento de energía puede liberar energía eléctrica para seguir suministrando a los equipos, lo que ayuda a aumentar la independencia energética de tu hogar y a reducir la dependencia de la red.

Menores costes energéticos

El sistema de almacenamiento de energía almacena energía cuando los precios de la electricidad son bajos. Durante los periodos de mayor consumo, cuando los precios de la electricidad son más altos, puede liberar energía. En algunas regiones, puede incluso vender el exceso de electricidad almacenada a la red. Esto no sólo reduce sus gastos de electricidad, sino que también puede acelerar el retorno de la inversión y generar beneficios.

Desventajas del BESS

Costes iniciales relativamente elevados

Aunque los costes han ido disminuyendo continuamente y existen beneficios a largo plazo, la inversión inicial para los sistemas de almacenamiento de energía en baterías sigue siendo algo elevada.

Variabilidad regional

En algunas zonas, el despliegue a gran escala de sistemas de almacenamiento de energía en baterías no es factible por cuestiones climáticas, normativas legales, cadena de suministro, etc.

Tipos de sistemas de almacenamiento de energía en baterías

En función de los distintos tipos de celdas de batería utilizadas, podemos clasificar los sistemas de almacenamiento de energía en batería en los siguientes tipos:

Sistemas de almacenamiento con baterías de iones de litio

Los sistemas utilizan baterías de iones de litio o de fosfato de hierro y litio como medio de almacenamiento. Son populares entre usuarios y mercados porque tienen una alta densidad energética, un ciclo de vida largo y pueden cargarse y descargarse eficientemente con un mantenimiento mínimo:

Alta densidad energética, lo que significa un menor tamaño y peso total, pero capaz de proporcionar más potencia.

Larga vida útil gracias a la tecnología de fosfato de hierro y litio, que ofrece una vida útil varias veces superior a la de otros tipos de baterías.

Baja tasa de autodescarga, lo que permite almacenar electricidad durante periodos prolongados con pérdidas mínimas.

Los sistemas de almacenamiento con baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en vehículos de transporte eléctricos, almacenamiento de energía doméstica y comercial, servicios de red, así como en escenarios de redes aisladas y microrredes.

Sistemas de almacenamiento con baterías de plomo-ácido

Las celdas utilizadas en estos sistemas son baterías de plomo-ácido. Se trata de una tecnología tradicional pero madura, con costes más bajos; sin embargo, tiene una menor densidad energética, una vida útil más corta y requiere un mantenimiento regular. En comparación con las baterías de iones de litio, las de plomo-ácido deben sustituirse con más frecuencia. Suelen utilizarse en aplicaciones que requieren mucha potencia, como el arranque de motocicletas y automóviles.

Sistemas de almacenamiento en baterías de sodio-azufre

Los sistemas de almacenamiento que utilizan baterías de sodio-azufre como medio de almacenamiento deben funcionar a altas temperaturas y tienen mayores requisitos de seguridad y mantenimiento. Son más adecuados para aplicaciones a gran escala y tienen un rango de uso más reducido.

Sistemas de almacenamiento con baterías de flujo

Un tipo común es la batería de flujo de redox de vanadio. Estos sistemas almacenan una gran cantidad de energía, tienen una vida útil más larga, una gran escalabilidad y admiten el ajuste independiente de la potencia y la capacidad. Sin embargo, sus sistemas son relativamente complejos, y los costes de instalación y mantenimiento son más elevados.

¿Para qué sirve el sistema de almacenamiento de energía en batería?

Sí, los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías pueden aplicarse en una gran variedad de escenarios diferentes. En función de estos casos de uso, podemos clasificarlos en distintas categorías.

Sistemas residenciales de almacenamiento de energía

Para el suministro eléctrico doméstico, suelen utilizarse sistemas más pequeños junto con paneles solares fotovoltaicos, con capacidades típicas de 5kWh, 10kWh, 15kWh o 20kWh. Pueden servir como fuentes de energía de reserva de emergencia, proporcionando electricidad fiable a los hogares y aprovechando al mismo tiempo las diferencias de precios de la electricidad para ahorrar en gastos.

Sistemas comerciales de almacenamiento de energía

Los sistemas de almacenamiento de energía para edificios comerciales como empresas, instalaciones municipales y propiedades residenciales de varias unidades son de mayor escala, con capacidades que oscilan entre 30 kWh y 2.000 kWh. El uso de sistemas de almacenamiento de energía también puede mejorar su eficiencia energética y ahorrar en costes de electricidad. Un sistema de alimentación ininterrumpida fiable puede evitar pérdidas irrecuperables para las instalaciones comerciales.

Sistemas industriales de almacenamiento de energía

Los sistemas de almacenamiento de energía para uso industrial pueden proporcionar energía de reserva estable y, al mismo tiempo, controlar los costes de la electricidad.

Sistemas de almacenamiento de energía a escala de red

Los sistemas de almacenamiento en baterías capaces de almacenar energía a nivel de megavatios son adecuados para empresas de servicios públicos como la red eléctrica. Al integrar energías renovables, pueden regular la demanda de la red y equilibrar la carga en la zona, lo que no sólo mejora la estabilidad sino que también ahorra costes de mantenimiento.

Sistemas de almacenamiento de energía en microrredes

En zonas remotas o con redes eléctricas independientes a pequeña escala, la energía almacenada mediante sistemas de acumulación puede mejorar la estabilidad y la fiabilidad.

Principales fabricantes de sistemas de almacenamiento de energía en baterías

Tesla

La sede de Tesla se encuentra en Estados Unidos, y la empresa diseña, fabrica y vende principalmente dispositivos de almacenamiento de energía en baterías fijas, paneles solares y productos y servicios relacionados que van desde el hogar hasta la escala de red. Entre ellos, la Powerwall se utiliza ampliamente con fines residenciales y comerciales.

LG Chem

Con sede en Corea del Sur, LG Chem ofrece varios tipos de baterías de iones de litio y ocupa una posición importante en los mercados de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía.

Delong Top

Fundada en 2012 y con sede en Shenzhen (China), con una fábrica en Dongguan que ocupa una superficie de 6.000 metros cuadrados, Delong cuenta con su propio equipo de I+D. Sus principales productos incluyen baterías de ciclo profundo, baterías de almacenamiento de energía, baterías de potencia, baterías de alto voltaje, baterías de iones de sodio y fuentes de energía portátiles. Delong no ha dejado de ofrecer soluciones energéticas eficientes y fiables para los sectores doméstico, comercial e industrial.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Cuál es la diferencia entre una batería y un BESS?

Las pilas proporcionan directamente energía eléctrica a los dispositivos y pueden dividirse en dos tipos: de un solo uso y recargables. Puede haber una diferencia de tamaño significativa entre los distintos tipos de pilas, como las pilas AAA en comparación con los paquetes de baterías de vehículos eléctricos. Además, una pila puede ser una sola célula electroquímica o un simple conjunto de varias células.

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) son más complejos y relativamente más grandes. Sus componentes incluyen baterías, sistemas de control, sistemas de conversión de energía y sistemas de gestión térmica. Los BESS suelen utilizarse en aplicaciones a gran escala, como viviendas, instalaciones comerciales e industriales o la red eléctrica.

¿Cuál es la diferencia entre batería de alimentación y batería de almacenamiento de energía?

Existen diferencias significativas entre ambos en términos de diseño, especificaciones y escenarios de aplicación.

Las baterías de potencia se centran más en la salida de alta potencia durante periodos cortos, diseñadas para liberar energía rápidamente con el fin de proporcionar propulsión a dispositivos como vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas, drones, etc.

Las baterías de almacenamiento de energía están diseñadas con una inclinación hacia la capacidad de almacenar y liberar energía eléctrica durante periodos más largos, que requieren una producción de energía sostenida. Se suelen encontrar en escenarios rentables como entornos residenciales, comerciales e industriales, así como en la red eléctrica.

¿Qué es un sistema híbrido de almacenamiento de energía?

Los sistemas híbridos de almacenamiento de energía combinan dos o más tipos diferentes de tecnologías de almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio, las baterías de flujo y el almacenamiento de energía por aire comprimido. La ventaja radica en que mejoran el rendimiento global del sistema, prolongan su ciclo de vida y aumentan su fiabilidad para mejorar la eficiencia económica del sistema. En la actualidad, los sistemas híbridos de almacenamiento de energía se utilizan a menudo para regular la potencia en escenarios como zonas remotas, microrredes y entornos comerciales e industriales a gran escala.

¿Qué se utiliza para medir la capacidad total de almacenamiento de energía de la batería?

Solemos utilizar dos parámetros para medir la capacidad total de un sistema de almacenamiento de energía en baterías: la capacidad energética (kWh) y la capacidad de potencia (kW), como 10kWh y 5kW. Esto se debe a que la energía (kWh) es igual a la potencia (kW) multiplicada por el tiempo (h). Un sistema de almacenamiento de 10kWh puede proporcionar 1kW de potencia para un funcionamiento continuo durante 10 horas, o 5kW de potencia durante 2 horas.

¿Cuál es la mejor batería para almacenar energía?

Los requisitos de rendimiento de los sistemas de almacenamiento de energía varían en función de las distintas aplicaciones y necesidades. A la hora de tomar decisiones, a menudo hay que tener en cuenta múltiples factores, como la densidad de energía, la potencia, la vida útil, el coste, la velocidad de carga, la eficiencia, etc. Entre los principales sistemas de almacenamiento de energía mencionados, las baterías de iones de litio son las más utilizadas por su alta densidad energética y su capacidad de carga rápida.

Tamaño del sistema de almacenamiento de energía en batería

La capacidad energética y la capacidad de potencia de un BESS afectan a su tamaño físico y a su peso. Cuanto mayor es la capacidad energética, mayor es el número de baterías y el volumen necesario, lo que aumenta correspondientemente el tamaño. Cuanto mayor es la capacidad de potencia, más baterías se necesitan para suministrar corriente suficiente, lo que también se traduce en un aumento del tamaño del sistema. Además, el tipo de batería, el diseño del sistema y los requisitos de la aplicación también influirán en el tamaño del sistema.

Recomendar un sistema de almacenamiento de energía en batería

Sistema de almacenamiento de energía con baterías de litio apilables de 5 kWh

Sistema de almacenamiento de energía con batería de litio de 10 kWh montado en la pared

Sistema de almacenamiento de energía con batería de litio montado en bastidor de 15 kWh

10kwh Sistema de almacenamiento de energía con baterías de litio todo en uno

Conclusión

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías son a la vez complejos y sencillos, y aportan numerosas comodidades a las personas. Comprender los conocimientos pertinentes nos ayuda a seleccionarlos, utilizarlos y mantenerlos.