¿Hacia dónde se dirigen las células y baterías de litio y hacia dónde van?

Como sabemos, el almacenamiento ha ocupado un lugar destacado en las instalaciones de sistemas de suministro de energía. Más que un simple componente del sistema, el almacenamiento es un elemento clave en la solución, ya que no solo mejora las soluciones, sino que también facilita las instalaciones en muchos casos.

La inversión del flujo, la restricción, el recorte y la PLD horaria son algunos factores que, en sí mismos, justifican el uso de baterías para almacenar energía para su uso cuando y como sea necesario, pero el uso creciente de baterías va mucho más allá de estos.

El almacenamiento aumenta la previsibilidad del sistema eléctrico y reduce significativamente la dependencia de la operación de plantas de energía térmica costosas y contaminantes, que todavía hoy se utilizan durante los períodos de máxima demanda para garantizar el suministro de electricidad a los centros de consumo. 

Además de ofrecer una respuesta casi inmediata a las variaciones de la demanda de consumo –algo que las centrales térmicas no pueden conseguir–, el uso de baterías también reduce los costes de producción de electricidad, reduce los impactos ambientales, mejora la estabilidad de la red y aporta una seguridad muy necesaria al sector eléctrico.

Es lógico, entonces, pensar que, si el sistema eléctrico es dinámico y sus necesidades son cada vez mayores y más diversas, las baterías deben adaptarse a estos cambios. Este razonamiento es en gran medida correcto, y es evidente que el desarrollo de soluciones de baterías cada vez más eficientes, con mayor densidad energética y aún mayor seguridad, es una prioridad para los fabricantes de celdas, baterías y sistemas.

Para analizar las tendencias y los caminos que están tomando estos componentes, utilizaremos datos y hechos obtenidos en las visitas a tres ferias internacionales celebradas este año: la feria Energy Storage Systems en Beijing y SNEC en Shanghai, ambas en China, e Intersolar en Munich, Alemania.

Si en estas tres ferias no hemos visto novedades ni lanzamientos que nos sorprendieran como en años anteriores, creemos que los caminos que están tomando las empresas son los de mejorar equipos que ya existen en el mercado y ya se están utilizando en las instalaciones.

Hablando de celdas, desde hace algunos años, hemos visto la búsqueda de una mayor capacidad de almacenamiento como el camino que siguen las industrias. Celdas con capacidades cada vez mayores para conformar bancos de baterías igualmente grandes han sido el foco de atención de ferias comerciales recientes. 

Hace unos años, las células de litio que antes almacenaban 50Ah o 75Ah ya han dado paso a las células de 128Ah de hace 2 años, llegando a las células de 280Ah del año pasado y que ya están siendo sustituidas por células de 314Ah e incluso mayores.

Esto significa que las celdas almacenan más energía a medida que la necesidad de almacenamiento ha aumentado a nivel mundial. Las celdas de fosfato de hierro y litio siguen dominando el mercado, pero he estado siguiendo de cerca el rápido avance de las celdas de iones de sodio, entre otras tecnologías.

El aumento de la capacidad celular no significa necesariamente que sea al mismo ritmo que el aumento de la densidad energética, es decir, una célula con el doble de capacidad que su predecesora no tiene la mitad de su volumen ni de su peso. 

La densidad no ha aumentado tanto como la capacidad de suministro. La tecnología tiene sus límites, y entiendo que los aumentos de densidad han sido menores cada año, lo que sugiere que nos estamos acercando al límite impuesto por la química utilizada.

Una preocupación de la industria ha sido la extracción de calor del interior de las celdas, ya que cada reacción química en las celdas de litio produce calor, algunas más que otras, pero todas producen este aumento de temperatura que puede comprometer el rendimiento e incluso la seguridad de la batería.

Para reducir este problema de extracción de calor, las industrias han estado desarrollando sistemas y soluciones mejorados, y aquí es donde entra en juego la refrigeración de celdas con líquidos, lo que hace que el intercambio de calor sea mucho más eficiente que el intercambio de aire, incluso con aire acondicionado. Esta solución ya se utiliza ampliamente en módulos de celdas y en... Sistemas BESS de varias marcas.

Otra tecnología que está ganando terreno y se está convirtiendo en un aliado para la seguridad y eficiencia de las celdas es el uso de electrolitos de estado sólido. El electrolito es uno de los componentes internos de las celdas que permite el intercambio eficiente de electrones entre electrodos. Anteriormente, era principalmente líquido o gel. Con la adopción de electrolitos de estado sólido, la eficiencia y la seguridad de la carga y descarga han mejorado significativamente.

Más que el intercambio o la aparición de diversas tecnologías, las industrias están invirtiendo en soluciones más maduras. ¿Tenemos baterías de flujo? Sí, así como baterías de arena u otros tipos, pero su superioridad es evidente. LFP y Na+.

Inyectar más energía en las células (incluso en las de mayor tamaño) plantea un grave problema. Si algo falla, ¿cómo podemos gestionar tanta energía? ¿Cómo podemos proteger las instalaciones de semejante cantidad de energía? 

Para ayudar a resolver estos problemas, los sistemas de almacenamiento se han basado en BMS (sistemas de gestión de baterías), los circuitos electrónicos que controlan, supervisan y protegen el funcionamiento de las celdas. Estos sistemas se implementan con capacidades de Inteligencia Artificial (IA) para garantizar que los problemas se detecten con mayor rapidez y que las medidas de mitigación sean más rápidas y eficaces. La IA también ha contribuido a una mayor vida útil de estos sistemas de almacenamiento y a un mejor control, lo que se traduce en una mayor eficiencia del sistema.

Todos estos avances vienen acompañados de una drástica caída del precio de las celdas y, en consecuencia, de las soluciones de almacenamiento. En un año, los precios se han desplomado casi un 25 % y siguen bajando, aunque a un ritmo más lento.

En resumen, la tecnología sigue avanzando y cada día se introducen e implementan mejores soluciones. Brasil, con su enorme potencial para aplicaciones de almacenamiento, sigue dependiendo de lo que se presenta en ferias comerciales de todo el mundo. Seguimos teniendo acceso a nuevas tecnologías y cada vez más fabricantes e integradores se acercan a nosotros para garantizar que el uso de baterías se popularice.

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