Análisis de células de almacenamiento de energía: el papel clave del almacenamiento de energía
¿Qué es una célula de almacenamiento de energía?
En un sentido simple, el almacenamiento de energía es simplemente el acto de almacenar la energía generada con el fin de liberarla para su uso cuando sea necesario. Por tanto, significa guardar energía extra para entregarla cuando los usuarios la necesiten en periodos de baja producción.
Si se pregunta qué es un célula de almacenamiento de energía es, es un dispositivo que almacena energía como la solar y la eólica para descargarla después. Ayuda a suministrar electricidad u otros servicios de la red cuando es necesario.
La célula de almacenamiento de energía es un elemento vital que ayuda a capitalizar los sistemas de energías renovables. Las aplicaciones de esta célula de almacenamiento de energía van desde pequeñas central eléctrica portátil a un sistema de almacenamiento de energía a gran escala.
Tipos de acumuladores de energía
La estructura básica de una célula de almacenamiento de energía consiste en dos electrodos (cátodo y ánodo) separados por un electrolito. Los electrones fluyen del cátodo al ánodo cuando la célula se carga, convirtiendo las cargas en energía química y almacenándola. El ciclo se invierte durante la descarga, convirtiendo de nuevo la energía química en energía eléctrica utilizada para hacer funcionar una máquina o un aparato.
Casi todas las células de almacenamiento de energía siguen este principio, pero tienen distintos tipos de células. A continuación se describen los cuatro tipos de células de almacenamiento de energía más utilizados:
Baterías de plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido son baterías recargables que se han utilizado en el pasado para almacenar energía eléctrica.
Si comparamos las baterías de plomo y ácido con otros tipos de baterías, vemos que son pesadas, tienen una vida útil corta y son propensas a la acumulación de azufre. Esta acumulación es uno de los factores que reduce la vida útil y el rendimiento de la batería con el paso del tiempo. A pesar de ello, las baterías de plomo-ácido fueron populares en el pasado para muchos usos. Gracias a su bajo coste y amplia disponibilidad.
Pilas NiMH
Las NiMH (níquel-hidruro metálico) son pilas recargables que funcionan como acumuladores de energía. Utilizan un electrolito de hidróxido de potasio, un ánodo de aleación que absorbe hidrógeno y un cátodo de óxido de níquel. Encontrará estas pilas en dispositivos electrónicos portátiles principalmente porque tienen un coste bajo y una vida útil relativamente larga.
También tienen un efecto medioambiental reducido en comparación con las pilas desechables. Pero son susceptibles de sobrecarga y pueden perder capacidad más adelante debido al efecto memoria.
Baterías de flujo líquido
Estas baterías recargables almacenan energía y producen electricidad utilizando dos electrolitos líquidos contenidos en depósitos distintos. A continuación, se bombean a través de una pila de celdas, donde reaccionan para generar electricidad.
Las baterías de flujo líquido son una opción alternativa para el almacenamiento de energía a escala de red y la integración de fuentes de energía renovables. Por su enorme tamaño y su capacidad para almacenar enormes cantidades de energía durante largos periodos. A diferencia de otros tipos de baterías, son complicadas, costosas y necesitan un control preciso del fluido electrolítico. Además, ocupan mucho espacio.
Célula de iones de litio
La pila de iones de litio es otra pila recargable de almacenamiento de energía que utiliza un ánodo, a menudo de grafito, y un cátodo de pila de litio hecho de óxido metálico de litio para almacenar energía eléctrica. Estas pilas son muy comunes por su alta densidad de potencia y su baja tasa de autodescarga. Son ideales para dispositivos portátiles, vehículos eléctricos y sistemas de energías renovables.
Durante la carga y la descarga, los iones de litio van y vienen a través del electrolito. Durante esta actividad, el átomo de litio pierde o gana electrones, lo que da lugar a la formación de un ion de litio cargado y a la creación de energía.
En densidad energética de la batería de iones de litio es una de sus principales ventajas. La alta densidad energética significa que puede almacenar más energía por unidad de peso o volumen que las baterías estándar. También tiene un ciclo de vida más largo, lo que significa que las celdas pueden cargarse y descargarse más veces antes de tener que sustituirlas.
Además, su tasa de autodescarga es mínima. Como resultado, pueden mantener su carga durante largos periodos sin sufrir grandes pérdidas de energía. Además, estas pilas son una solución de almacenamiento de energía fiable y eficiente para invertir en estas tecnologías.
Ventajas de la célula de almacenamiento de energía
Las células de almacenamiento de energía están adquiriendo una importancia vital a medida que crece la demanda de fuentes de energía renovables como la solar y la eólica. Las células de almacenamiento de energía tienen muchas ventajas, pero a continuación hablaremos de las más destacadas. A continuación se exponen las ventajas de las células de almacenamiento de energía en los sistemas de almacenamiento:
Estabilidad y fiabilidad
La primera ventaja evidente de la célula de almacenamiento de energía es que pretende proporcionar una fuente de energía más constante y estable. Está claro que las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, dependen de las condiciones meteorológicas de cada estación. Esto hace que su producción no sea constante cuando el tiempo es relativamente malo.
Por otro lado, el exceso de energía creado durante las horas de máxima producción puede almacenarse mediante células de almacenamiento de energía. Ahora los clientes pueden utilizarla cuando la demanda es alta, lo que la convierte en una fuente de energía más estable y predecible.
Integración de fuentes de energía renovables
Además, las células de almacenamiento de energía mejoran la capacidad de la red para incorporar fuentes de energía renovables. Los sistemas de energías renovables con capacidad de almacenamiento pueden satisfacer mejor la demanda de la red. Como resultado, se necesitan menos generadores de reserva alimentados con combustibles fósiles.
Reducir los costes de las infraestructuras energéticas
Las células de almacenamiento de energía también ayudan a reducir los picos de demanda de la red. De este modo, se reduce la presión sobre la infraestructura energética.
Las ventajas de las células de almacenamiento de energía son numerosas, como ya se ha dicho. Se prevé que la demanda de células de almacenamiento de energía aumente en el futuro junto con la necesidad de fuentes de energía renovables.
Especificaciones comunes para las células
3,2v 50ah
| Tensión nominal | 3.2V |
| Capacidad nominal | 50ah |
| Ciclo de vida | ≥4000 veces |
| Peso de la célula | 1,2Kg |
| Densidad energética | 121Wh /Kg |
3,2v 100ah
| Tensión nominal | 3.2V |
| Capacidad nominal | 100ah |
| Ciclo de vida | ≥4000 veces |
| Peso de la célula | 2,3 kg |
| Densidad energética | 147Wh /Kg |
Diferentes escenarios de aplicación de las células de almacenamiento de energía
Almacenamiento doméstico de energía
Con el desarrollo de la energía solar, 10 principales fabricantes de acumuladores de energía solar en China están en auge, y los hogares pueden producir su propia electricidad.
Sin embargo, estos hogares suelen disponer de energía extra durante el día, cuando la demanda es baja. Las células de almacenamiento de energía pueden proporcionar un suministro energético doméstico más estable y fiable. Ayudan a almacenar la energía extra durante el día y la liberan cuando aumenta la demanda por la noche.
Esta idea reducirá la dependencia de la red y permitirá ahorrar costes energéticos. Las células de almacenamiento de energía también pueden ofrecer energía de reserva en caso de apagón. Esto garantiza el funcionamiento ininterrumpido de electrodomésticos y aparatos.
Almacenamiento de energía comercial
El almacenamiento comercial de energía emplea células de almacenamiento de energía como energía de reserva durante los cortes de electricidad. Esto les permite reducir los picos de demanda de la red y desplazar el consumo de energía a las horas valle, cuando la electricidad es más barata. Los precios más bajos de la energía y la mayor consistencia y fiabilidad del suministro energético ayudan a las organizaciones comerciales.
UPS
Las células de almacenamiento de energía son equipos típicos utilizados en los SAI para suministrar energía de reserva durante los cortes de suministro. En condiciones normales, las células se cargan. Cuando se va la luz, descargan la energía almacenada.
Esto garantiza que los equipos y sistemas cruciales sigan funcionando. Es vital para empresas e instalaciones en las que las interrupciones del suministro eléctrico pueden causar pérdidas de datos considerables.
Sistema Solar
Las células de almacenamiento de energía son parte integrante de los sistemas de energía solar. Almacenan la energía extra generada por los paneles solares a lo largo del día y la liberan cuando la demanda es alta o la producción solar es baja.
La descarga suele producirse por la noche o cuando llueve, lo que garantiza una fuente de energía constante y predecible. Esto reduce la dependencia de la red y puede suponer un ahorro de costes para los hogares y las empresas que instalan sistemas solares.
Almacenamiento de energía a largo plazo
Cada vez se emplean más células de almacenamiento de energía para aplicaciones a largo plazo, como el almacenamiento de energía a escala de red o el almacenamiento a largo plazo del excedente de energía renovable.
Las células de almacenamiento de energía pueden aportar a estas aplicaciones soluciones de almacenamiento de energía de alta capacidad y larga duración. Pueden favorecer la estabilización de la red, equilibrando la oferta y la demanda de energía, y la inclusión de fuentes de energía renovables en el mix energético.
Introducir la célula de almacenamiento de energía en Powerwall -TESLA vs TYCORUN
El corazón de la tecnología Powerwall de Tesla es una célula de almacenamiento de energía, una batería recargable de iones de litio diseñada para almacenar la energía generada por paneles solares o por la red eléctrica.
Tesla Powerwall utiliza baterías 21700 NCM de alta densidad energética y larga duración. Sin embargo, la conversión de celda de batería hace que el sistema sea más pesado.
Tycorun Powerwall utiliza una batería lifepo4 de grado A totalmente nueva. Al igual que Tesla, es una batería de litio recargable. La batería de litio tiene un diseño compacto, y el ciclo profundo es más de 6000 veces con baja tasa de autodescarga.
El coste de una Tesla Powerwall es de $11.500. Como ejemplo, el precio de un sistema solar de 7,2 kW con una Tesla Powerwall es de aproximadamente $28.276. En comparación con Tycorun Powerwall, el precio es considerablemente alto. Tycorun Powerwall es increíblemente rentable. A un coste inferior, puede disponer de las mismas células superiores de almacenamiento de energía.
Además, el powerwall de Tesla es un diseño integrado, y hay que comprar un inversor a juego, mientras que el powerwall de tycorun puede adquirirse por separado.
Célula de batería de potencia frente a célula de batería de almacenamiento de energía
Aunque estas pilas comparten similitudes, como la capacidad de almacenar y liberar energía eléctrica, difieren en diseño, rendimiento, aplicaciones y muchas cosas más. La diferencia directa entre estas dos pilas radica en sus características de diseño y rendimiento.
Una célula de batería de potencia está diseñada para suministrar una elevada potencia de salida durante periodos cortos. En cambio, una célula de almacenamiento de energía está diseñada para almacenar energía durante largos periodos de tiempo y distribuirla con una potencia reducida. Las pilas de potencia son adecuadas cuando se necesita suministrar una gran potencia durante algún tiempo. Sin embargo, las pilas de energía son preferibles cuando se necesita una salida de potencia constante.
En términos de rendimiento, las pilas de potencia pueden suministrar energía durante periodos breves, pero aumentar su vida útil sigue siendo una tarea difícil. Las pilas de potencia son menos eficaces que las pilas de almacenamiento de energía en descargas constantes a largo plazo.
Acumulador LFP frente a acumulador NMC
El fosfato de hierro y litio (LFP) y el óxido de níquel, manganeso y cobalto (NMC), dos de las pilas recargables de iones de litio más comunes, son ideales para suministrar energía de calidad.
Sin embargo, decidir cuál es mejor depende de la aplicación y de sus necesidades específicas. Además, a continuación encontrará comparaciones que pueden influir en su decisión a la hora de elegir entre las células de almacenamiento de energía LFP y NMC:
● Densidad energética y ciclo de vida:Las baterías NMC tienen mayor densidad energética que las LFP. Esto significa que pueden almacenar más energía incluso en el mismo espacio. Pero las baterías LFP tienen un ciclo de vida más largo que las NMC.
● Seguridad:Las baterías LFP son más seguras que las NMC porque son menos propensas al desbordamiento térmico. El desbordamiento térmico es una situación en la que la batería se calienta y libera energía de forma incontrolada. Las baterías LFP son más estables a altas temperaturas, por lo que son menos propensas a este fenómeno.
● Coste:Las baterías LFP tienen un precio relativamente más bajo que las NMC.
Por tanto, la elección de una célula de almacenamiento de energía depende exclusivamente de lo que se necesite y de la aplicación de la batería.
Cómo elegir la pila adecuada
Como no todas las pilas de almacenamiento de energía son iguales, elegir una puede ser todo un reto. A continuación le indicamos lo que debe tener en cuenta a la hora de elegir la batería adecuada para las necesidades de su aplicación.
1.Comprenda los requisitos de su aplicación: Esto implica tener en cuenta factores como el voltaje, la corriente, la capacidad y la velocidad de descarga que necesitas.
2.Ten en cuenta la gama de temperaturas: Es un hecho que la temperatura puede alterar el rendimiento de las pilas. Por eso es importante elegir una batería que pueda funcionar dentro del rango de temperaturas de su aplicación. Por ejemplo, las células de almacenamiento de energía de iones de litio funcionan entre -20~60℃.
3.Elige el factor de forma adecuado: El factor de forma es la forma física y el tamaño necesarios para su aplicación. Diferentes aplicaciones requieren diferentes factores de forma, y elegir una batería que se adapte a su aplicación es esencial.
4.El coste y la disponibilidad son vitales: Las baterías varían en precio y disponibilidad, por lo que es importante tener en cuenta este factor a la hora de elegir una célula de almacenamiento de energía para su aplicación. Tendrás que sopesar el coste y la disponibilidad con los requisitos de rendimiento de tu aplicación.
¿Necesitan BMS las células de almacenamiento de energía?
Las células de almacenamiento de energía necesitan un BMS fiable y rentable para garantizar la seguridad. El sistema de gestión de baterías (BMS) es un sistema electrónico que gestiona las baterías recargables de una célula de almacenamiento de energía.
El BMS controla el voltaje, la corriente, la temperatura y el estado de carga de la batería para protegerla de sobrecargas o descargas. 5 principales fabricantes de sistemas de gestión de baterías en China.
Una batería sin un BMS puede ser inestable y poco fiable, lo que reduce la eficiencia de la célula, la capacidad y la vida útil de la batería.
¿Cómo cargar las células de almacenamiento de energía para alargar su vida útil?
Uno de los componentes clave de cualquier sistema de almacenamiento de energía es su batería, y una carga adecuada mejora la salud de la batería. A continuación se ofrecen consejos sobre cómo cargar las celdas de almacenamiento de energía para alargar su vida útil.
1. Elige el cargador adecuado: Elija siempre un cargador diseñado para la composición química y la capacidad de su batería. Cargar la batería con un cargador inadecuado puede dañarla o acortar su vida útil.
2. Evite la sobrecarga: La sobrecarga de una batería puede provocar un sobrecalentamiento que daña la célula y acorta su vida útil.
3. No dejes que la batería se descargue por completo: Si dejas que se descargue por completo, se acorta su vida útil. Por tanto, mantén la batería entre 20% y 80% para alargar su vida útil.
4. Evite la carga rápida: La carga rápida puede ser práctica, pero también puede dañar las celdas de la batería. La carga rápida genera calor que daña las celdas de la batería.
5. Carga a la temperatura adecuada: La temperatura ideal para cargar una célula de almacenamiento de energía es entre 0 °C y 45 °C. Cargar a una temperatura incorrecta también puede dañar las células y acortar su longevidad.
Si sigues estos consejos, podrás alargar la vida útil de la batería y sacar el máximo partido a la célula de almacenamiento de energía.
