En el pasado, la mayoría de los clientes solares residenciales que implementaban sistemas de almacenamiento de baterías usaban baterías de plomo-ácido, especialmente aquellas que estaban completamente fuera de la red, pero en los últimos años, esto ha comenzado a cambiar con el uso cada vez mayor de baterías de iones de litio para uso residencial. Sistemas de almacenamiento de energía. Entonces, ¿qué es mejor para los sistemas de almacenamiento de energía, las baterías de iones de litio o de plomo-ácido? Aquí hay una descripción general de los pros y los contras de ambos.
Aplicaciones de baterías de plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido se han utilizado como energía de respaldo para instalaciones de energía solar residencial desde la década de 1970. Si bien son similares a las baterías de automóviles tradicionales, las baterías utilizadas en sistemas de almacenamiento de energía residenciales se conocen como baterías de ciclo profundo porque se descargan y recargan con más frecuencia que la mayoría de las baterías de automóviles.
Tradicionalmente, las baterías de plomo-ácido cuestan menos que las de iones de litio, lo que las hace más atractivas para los clientes residenciales. Sin embargo, tienen una vida útil mucho más corta que las baterías de iones de litio.
Las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil más corta que las baterías de iones de litio. Mientras que algunas celdas de baterías de plomo-ácido se pueden cargar y descargar hasta 1,000 veces, las baterías de iones de litio se pueden cargar y descargar entre 1,000 y 4,000 veces.
La mayoría de las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil de aproximadamente 5 años y vienen con garantía. Como resultado, los clientes residenciales tendrán que reemplazar las baterías de plomo-ácido varias veces durante la vida útil de la instalación de energía solar.
Las baterías de plomo-ácido son menos eficientes para almacenar energía que otras tecnologías de almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio. Debido a su menor eficiencia, tampoco se pueden cargar ni descargar tan rápidamente como los sistemas de almacenamiento de baterías de litio.
Las baterías de plomo-ácido tienen una baja capacidad de descarga, lo que significa que consumir demasiada energía puede hacer que su capacidad para almacenar energía se deteriore rápidamente. Un estudio del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) encontró que liberar el 50 por ciento de la energía en una batería de plomo-ácido le permite completar 1.800 cargas y descargas antes de que su capacidad de almacenamiento caiga significativamente. Si se descarga al 80% de su capacidad, sólo podrá soportar 600 cargas y descargas, después de lo cual su capacidad disminuirá significativamente.
Las baterías de plomo-ácido requieren más capacidad de almacenamiento y espacio que las baterías de iones de litio debido a su eficiencia de almacenamiento relativamente baja y su incapacidad de descargarse por completo. Las baterías de plomo-ácido también son mucho más pesadas que las de iones de litio, por lo que requieren soportes más fuertes para sostenerlas y más espacio que los paquetes de baterías de iones de litio.
El plomo es un metal pesado tóxico y, aunque es reciclable, aún puede causar contaminación si se elimina de manera inadecuada.
Aplicaciones de baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio se están convirtiendo rápidamente en la batería preferida para muchas aplicaciones eléctricas, desde herramientas eléctricas inalámbricas hasta computadoras portátiles y vehículos. Un número cada vez mayor de instalaciones residenciales de energía solar utilizan sistemas de almacenamiento de baterías de iones de litio. Sin embargo, las baterías de iones de litio todavía tienen algunas limitaciones, la primera y más importante de ellas es su elevado coste.
Las baterías de iones de litio tienen un costo inicial más alto que las baterías de plomo-ácido. El sistema de almacenamiento de energía Powerwall de Tesla se vendió por 5.900 o 6.600 dólares en EE. UU. en 2018, lo que incluye el hardware de soporte. Es un sistema de batería de 14kWh que puede entregar hasta 7kW de potencia en picos de demanda. Su costo no incluye los costos de instalación, que generalmente oscilan entre $600 y $2,000.
Sin embargo, el coste de las baterías de iones de litio está cayendo rápidamente. En los últimos años, los costos de varias tecnologías de almacenamiento en baterías se han evaluado en el informe Análisis del costo promedio del almacenamiento de energía. En su encuesta más reciente, realizada en noviembre de 2017, encontró que el costo instalado de un sistema de almacenamiento de energía con batería de plomo-ácido que acompaña a la energía solar residencial era de entre 598 y 635 dólares por kilovatio-hora. Los costos de instalación de las baterías de iones de litio oscilaron entre $ 831 y $ 1089 por kWh.
Según estas cifras, el coste de una batería de plomo-ácido de 14 kWh es tan bajo como 8.372 dólares, mientras que la capacidad equivalente de una batería de iones de litio es tan baja como 11.634 dólares. Sin embargo, el bajo costo de las baterías de plomo-ácido oculta muchos otros costos, como una vida útil más corta y costos operativos más altos.
Con el tiempo, el coste de nuestros sistemas de baterías variará mucho. Las encuestas han demostrado que los sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio cuestan menos por megavatio-hora que las baterías de plomo-ácido. Los sistemas de baterías de plomo-ácido cuestan entre 1.160 y 1.239 dólares por megavatio-hora. Esto se compara con un costo de 1.024 a 1.274 dólares por megavatio-hora para un sistema de batería de iones de litio.
El coste de las baterías de iones de litio también ha seguido bajando, como se desprende de otro informe de encuesta. Las baterías de iones de litio se vendieron por hasta 1 dólar000 por kilovatio-hora en 2010, y los precios cayeron más de un 20 por ciento en los años siguientes. A finales de 2016, el precio de venta promedio de las baterías de iones de litio había bajado 209 dólares por kilovatio-hora.
Sin embargo, un experto del sector señaló que estos precios se refieren principalmente a las baterías suministradas por los fabricantes de vehículos eléctricos. "Debido a los pedidos mucho más bajos de los desarrolladores de sistemas estacionarios de almacenamiento de energía, se espera que el costo de compra de baterías sea un 51 por ciento más alto de lo que pagan los fabricantes de automóviles", afirma.
Por estos motivos, es importante comprender los costos de las baterías de iones de litio y de plomo-ácido que se utilizan actualmente en los sistemas de almacenamiento de energía residenciales. Se pueden utilizar como sistemas de almacenamiento de energía independientes o junto con instalaciones residenciales de generación de energía solar para satisfacer algunas o todas las necesidades energéticas de clientes residenciales o empresas.
En términos de vida útil, se espera que las baterías de iones de litio continúen funcionando durante aproximadamente 10 años y son capaces de cargarse y descargarse a niveles más altos sin reducir significativamente la capacidad. El estudio del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) supone que el Tesla Powerwall puede funcionar durante 15 años sin una pérdida significativa de almacenamiento y liberación de energía, con 5.475 cargas y descargas durante ese tiempo.
Las baterías de iones de litio también se cargan más rápido a voltajes más altos. Mientras que las baterías de plomo-ácido pueden tardar hasta 16 horas en recargarse por completo, incluso las baterías de iones de litio que se cargan más lentamente pueden cargarse por completo en unas cuatro horas.
En términos de peso. Las baterías de iones de litio utilizadas en los sistemas de almacenamiento de energía residenciales no son livianas, pero sí mucho más livianas en comparación con las de almacenamiento de plomo-ácido. El Tesla Powerwall de 13,5 kWh pesa alrededor de 278 libras, la batería de plomo-ácido de 1,7 kWh pesa alrededor de 132 libras y una batería de plomo-ácido con la misma capacidad que el Powerwall pesaría más de 1,000 libras.
En conclusión, las baterías de iones de litio tienen ventajas sobre las baterías de plomo-ácido para aplicaciones de almacenamiento de energía y se utilizarán más ampliamente en sistemas de almacenamiento de energía a medida que bajen los costos.
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