Así como los diferentes tipos de paneles solares cambian la forma en que se opera y mantiene un sistema de energía solar, múltiples tipos de baterías afectarán el rendimiento y el mantenimiento de un sistema de energía solar más almacenamiento. Si alguien está buscando un producto de almacenamiento de energía barato y duradero, las baterías de plomo-ácido podrían ser el camino a seguir, pero eso requiere un poco más de mantenimiento. Los sistemas de almacenamiento de baterías de iones de litio son una opción convencional para los propietarios de sistemas de energía solar que requieren un enfoque sin mantenimiento, pero no son adecuados para entornos extremos.
Los diferentes niveles de trabajo de mantenimiento de la batería pueden afectar qué sistema de almacenamiento de energía se utiliza para el almacenamiento de energía solar + energía. A continuación se explicarán los requisitos de mantenimiento de varios productos comunes de almacenamiento de energía de baterías utilizados en la industria de generación de energía solar: baterías de iones de litio, baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-cadmio, baterías de flujo.
(1) Batería de iones de litio
Según Brent Harris, fundador y CTO de Eguana Technologies, las baterías de iones de litio son el producto de almacenamiento de energía de elección para la mayoría de las aplicaciones de energía solar debido a su alta densidad, bajo mantenimiento y bajo costo. Las baterías de litio no son adecuadas para algunas aplicaciones específicas, como rangos de temperatura extremos o donde se requiere almacenamiento de energía a largo plazo, y otras baterías pueden ser más rentables. El mayor elemento de mantenimiento para las baterías de iones de litio es la tasa de degradación. Al igual que las baterías de teléfonos celulares, las baterías de litio utilizadas en los sistemas de almacenamiento de energía en las instalaciones de energía solar se agotan severamente después de un cierto número de cargas y descargas. Los desarrolladores deben planificar esta tasa de degradación. Los dos tipos más comunes de baterías de iones de litio utilizadas en proyectos de energía solar más almacenamiento son las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) y las baterías de litio níquel manganeso cobalto (NMC).
(2) Batería de fosfato de hierro y litio (LFP)
Las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) son baterías seguras y duraderas. Dado que no se utiliza cobalto, no hay ningún problema de fuga térmica (incendio) y no se requieren medidas de ventilación o enfriamiento, por lo que se puede instalar fácilmente en interiores, lo que lo hace ideal para aplicaciones de almacenamiento de energía residencial. Según Sonnen Corporation, fabricante de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP), las baterías son ideales para aplicaciones estacionarias de almacenamiento de energía, especialmente cuando se requiere que las baterías se ciclen diariamente para la optimización del autoconsumo de energía solar y los servicios conectados a la red.
Las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) no requieren más mantenimiento, pero el lugar donde se instalan puede afectar el rendimiento. Las baterías de litio son necesarias para utilizar un sistema de gestión de baterías (BMS) que monitorea automáticamente la temperatura, el estado de carga, la vida útil del ciclo, etc. de cada batería para maximizar el rendimiento. Siempre que el sistema de almacenamiento de energía esté instalado en un rango de temperatura y altitud aceptables, no se requieren medidas de mantenimiento.
"Mientras las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) se almacenen e instalen en un lugar que coincida con el entorno en el que se implementa el producto, no se requiere un mantenimiento regular", dijo Carlos Restrepo, vicepresidente de tecnología de Sonnen. Es importante. Las baterías no tienen que estar preparadas para los cambios de temperatura estacionales".
Brad Hansen, CEO de EnSync Energy, dijo: "Las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) pueden estar sujetas a amenazas de sobrecarga, altas temperaturas e incluso daños físicos y estrés, por lo que se debe mantener la seguridad. Cuando las baterías se utilizan en o cerca de espacios habitables, elegir la batería más segura como parte esencial del sistema es un principio rector importante".
(3) Batería de óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC)
Las baterías de óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC) son duraderas y muy seguras, siempre y cuando sean monitoreadas por un sistema de administración de baterías. Al agregar elementos como el níquel y el manganeso a la química de la batería, la batería puede almacenar más electricidad que otros tipos de baterías de iones de litio.
Al igual que otras baterías de litio, las baterías de óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC) no requieren mantenimiento importante. Un sistema de gestión de la batería (BMS) supervisará el voltaje, la corriente y la temperatura de la batería para garantizar la seguridad y la vida útil.
Harris de Eguana dijo: "La operación extrema puede acortar la vida útil de la batería, y el sistema de monitoreo registra la operación a través del sistema de administración de la batería (BMS) para notificar las reclamaciones de garantía. En cualquier condición de funcionamiento potencialmente insegura, el sistema de gestión de la batería (BMS) apaga el sistema". El sistema de almacenamiento de energía de la batería de la compañía utiliza baterías de óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC) de LG Chem.
Las baterías de óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC) se pueden usar en invierno siempre que se confirme el rango de temperatura seguro.
"Si se requieren sistemas de almacenamiento de energía estacionales, deben almacenarse en interiores", dijo Harris, citando los inviernos canadienses como un ejemplo extremo.
(4) Baterías de flujo, especialmente baterías de bromuro de zinc (ZNBR)
Las baterías de flujo de bromuro de zinc (ZNBR) (más comúnmente fabricadas por Primus Power) son adecuadas para sistemas de almacenamiento de energía a largo plazo a gran escala. Las baterías de flujo utilizan dos componentes químicos disueltos en un líquido separado por un separador para proporcionar carga eléctrica. Las baterías de flujo de bromuro de zinc (ZNBR) tienen sales de bromuro de zinc disueltas en un electrolito. La tecnología de batería utilizada por Primus Power es ligeramente diferente de las baterías de flujo convencionales de bromuro de zinc (ZNBR), y su separador no requiere limpieza ni reemplazo. Primus Power utiliza tanques de almacenamiento para almacenar electrolitos, y sus baterías de flujo tienen ciclos infinitos de carga-descarga sin degradación del rendimiento. Las baterías de flujo generalmente requieren muy poco mantenimiento.
Las baterías de flujo son como las pilas de combustible, por lo que son solo cajas con electrónica y electrolizadores. Primus dice que sus productos Energy Pods solo requieren visitas de mantenimiento anuales de técnicos de servicio certificados de operaciones y mantenimiento (O&M) para realizar inspecciones de rutina, reemplazar filtros de aire y recargar electrolitos. Las baterías de flujo se pueden usar en invierno y se pueden instalar en condiciones muy frías.
"Monitoreamos todas las baterías desplegadas las 24 horas del día, los 7 días de la semana para garantizar un funcionamiento adecuado y abordar de manera proactiva cualquier problema potencial de campo. Estos datos también están disponibles para el proveedor de O&M del propietario en tiempo real", dijo Jorg Heinemann, CCO de Primus Power. Las baterías están diseñadas para durar tanto como, si no más, las plantas de energía solar con soluciones de almacenamiento de energía, y no requieren adiciones o reemplazos regulares como las baterías de iones de litio".
(5) Batería de plomo-ácido
Es bien sabido que las baterías de plomo-ácido son confiables y económicas. Sus estructuras en forma de rejilla están inmersas en electrolitos ácidos, cuyos electrolitos pueden requerir una reposición a largo plazo. Las baterías son pesadas debido al material y algunas deben instalarse en áreas ventiladas. Sus requisitos de operación y mantenimiento se entienden bien en este punto, por lo que son ideales para la mayoría de las aplicaciones de almacenamiento solar y deben almacenarse en un lugar seco con temperaturas moderadas.
Las conexiones terminales de las baterías de plomo-ácido deben revisarse varias veces al año para asegurarse de que no se aflojen con el tiempo. Las baterías de plomo-ácido inundadas deben reponerse con agua destilada regularmente. Las baterías separadoras de fibra de vidrio (AGM) y las baterías de gel de plomo-ácido están selladas herméticamente y, por lo tanto, no requieren reposición de electrolitos.
Si la batería de plomo-ácido no se usa temporalmente, debe almacenarse correctamente. Trojan Battery dice que las baterías de plomo-ácido se autodescargan con el tiempo y deben cargarse a un nivel mínimo, incluso cuando no están conectadas a una carga. Esta tasa de autodescarga varía con la temperatura, con altas temperaturas que aumentan la tasa de descarga y bajas temperaturas que disminuyen la tasa de descarga.
Los expertos de Trojan Battery dijeron: "El mantenimiento requerido para las baterías de plomo-ácido no es muy difícil, pero el trabajo de mantenimiento es grande. Esto es especialmente cierto para las baterías de plomo-ácido que necesitan ser llenadas con agua. Al agregar agua destilada para reponer el nivel de electrolitos, el ácido estará expuesto. Recomendamos que el personal de mantenimiento de la batería use gafas y guantes de seguridad. Si los clientes están preocupados por el mantenimiento de la batería, pueden pedir ayuda externa para completar esta tarea".
(6) Batería de níquel-cadmio (NiCd)
Las baterías a base de níquel son ideales para instalaciones remotas fuera de la red en aplicaciones exigentes donde se requiere energía de respaldo confiable y no es posible un mantenimiento regular. Funcionan bien en temperaturas extremas y descargas profundas.
EnerSys dijo que, al igual que los mantenedores de baterías de plomo-ácido, las baterías de níquel-cadmio (NiCd) deben inspeccionarse y reponerse regularmente. Debido a que las baterías de níquel-cadmio (NiCd) pueden funcionar en un amplio rango de temperatura de funcionamiento, no tiene que prepararse para el frío extremo en invierno, pero las baterías no deben almacenarse por debajo de -22 ° F. Las baterías de níquel-cadmio (NiCd) se pueden almacenar (no conectadas a una carga) durante un máximo de 12 meses, siempre y cuando el ambiente esté seco y dentro del rango de temperatura adecuado.
Jay Frankhouser, director de desarrollo de negocios y marketing para energía de respaldo en EnerSys. "Las lecturas de voltaje y las comprobaciones de nivel de electrolitos en las baterías de NiCd pueden ser realizadas fácilmente por el propietario del sistema de baterías. La adición de agua puede ser realizada por el propietario, pero deberá tomar las precauciones de seguridad descritas en el manual de instalación y operación. Mientras que las pruebas de capacidad u otras pruebas electrónicas deben ser realizadas por técnicos calificados".