Principales ventajas de las baterías de litio
Alta profundidad de descarga. El litio se puede descargar teóricamente hasta el 100%, aunque lo recomendable en la mayoría de modelos es hasta el 80%. Las baterías plomo-ácido lo aconsejado es la descarga máxima del 50%, pudiendo dañarse con descargas superiores al 80%.
CAPACIDAD LITIO VS PLOMO-ÁCIDO: Dado que podemos descargar las baterías de litio hasta el 80% y las de plomo-ácido hasta el 50%. La capacidad de diseño equivalente en litio es un 0,7 respecto a las baterías de plomo. Es decir, una batería de litio de 9,6kWh es equivalente a una batería de plomo-ácido de 13,7kWh.
ALTA EFICIENCIA DE CARGA: Al contrario que las baterías de plomo-ácido con eficiencias de carga del 95% aprox. para la fase bulk (70%-80% de la capacidad) y tan solo un 5% para la carga del restante (20%-30%). Las baterías de litio mantienen una eficiencia de carga del 98% constante. Esto se nota mucho por ejemplo cuando cargamos las baterías con un grupo electrógeno; las plomo-ácido necesitarían 5h de grupo mientras que las de litio tan solo 1,5h. O durante el invierno con la carga de paneles solares ya que al tener menos horas de sol, es más fácil cargar las baterías de litio que las de plomo-ácido.
RÉGIMEN DE DESCARGA Y CAPACIDAD: La capacidad de las baterías plomo-ácido depende muchísimo del régimen de descarga. En una descarga de una batería de plomo de 900Ah en C100 con una corriente de descarga de 9A (0,01C) se obtiene el 100% de la capacidad de la batería, no obstante, con una descarga de 900A (1C) se obtendría tan solo el 20% de la capacidad de la batería. En una batería de litio una descarga del 0,5C obtiene el 100% de la capacidad de la batería y una descarga en 3C se obtiene casi el 90% de la capacidad de la batería.
Consumir de la batería con una potencia de 1.000W o de 3.000W no influye prácticamente en la capacidad de una batería de litio. En cambio, la capacidad de una batería de plomo será mucho más pequeña cuanto mayor sea la potencia con la que consumimos.
PESO Y DENSIDAD ENERGÉTICA: Las baterías de litio son más pequeñas y pesan menos. Por tanto tienen una mayor densidad energética. Una OPzS de unos 14kwh pesa unos 400kg, una batería de litio de 9,6kwh pesa unos 88kg.
VIDA ÚTIL DE LAS BATERÍAS: La mayoría de las baterías de litio tienen 10 años de garantía. ¿Significa esto que la batería dura 10 años?
La respuesta es «absolutamente no». Es muy importante entender que la garantía de la batería es contra defecto de fabricación. Si durante los primeros 10 años de vida de la batería tenemos algún problema que se debe a un defecto de fábrica, nos repararán la batería o la sustituirán en garantía, evidentemente no obtenemos unos nuevos 10 años de garantía extra con la sustitución o la reparación. La garantía es válida para 10 años a partir de la fecha de compra.
Por tanto, y sin tener en cuenta causas que quedan evidentemente claras que no cubre la garantía como roturas por golpes, contacto con agua, etc… es posible que se dañe la batería por exceder los límites de operación de las mismas, corriente o tensión excesiva, etc cosa que el fabricante puede ver en el log de la batería y determinar que no aplica la garantía.
O porque se ha llegado al final de los ciclos de vida de la batería. Por ejemplo, si le hacemos 2 ciclos de carga y descarga por día a la batería es normal que la batería dure menos años, pero es justamente aquí donde vienen las dudas.
¿Cuántos ciclos de vida tienen las baterías?
Pues se espera que tengan más de 6.000 ciclos de vida; tanto para Pylontech como Dyness, BYD etc. Los fabricantes como Dyness que indican las condiciones del test (porque no todos las indican) dicen que los ciclos los consiguen en condiciones de descarga 0,2C a 25ºC de temperatura y con profundidades de descarga del 80% (DoD).
6.000 ciclos = 16,4 años
Pero a día de hoy no hay todavía ninguna batería de litio funcionando con esos años de vida para poder verificar su vida útil.
Principal desventaja de las baterías de litio
La limitación más importante de las baterías de litio es su baja tasa de corriente de carga y descarga. Lo que obliga a trabajar a la mayor tensión posible para evitar tener que poner muchas baterías en paralelo.
Modelos de baterías de litio de 24V no hay muchos y tienden a desaparecer del mercado. Baterías de litio de 48V hay muchas en el mercado: Pylontech, Dyness, Turbo, Narada, etc. Las baterías de litio de 48V más comunes, como la Pylontech o Dyness tienen:
- Corriente de carga/descarga recomendada: 25 Amperios
- Máxima: 50 Amperios
Con una tensión nominal de 48V esto significa:
- Corriente de carga/descarga recomendada: 25A x 48V = 1.200W
- Máxima: 50A x 48V = 2.400W
Por tanto, el fabricante recomienda utilizar un número de módulos de batería que suponga una relación 2 a 1 con el inversor
- Inversor 5.000W batería 10.000Wh.
Es decir, con un inversor de 5.000W poner 4 módulos de batería para que se cumplan las siguientes condiciones:
- Salida de inversor de 5.000W (5.000W / 48V = 104 Amperios ) – cada módulo de batería tiene que entregar 25 Amperios aproximadamente (25A x 4 = 100 Amperios)
*Como los inversores son capaces de entregar el doble de su potencia nominal durante unos pocos segundos.
- Salida de inversor de 10.000W (10.000W / 48V = 208 Amperios ) – cada módulo de batería tiene que entregar 50 Amperios aproximadamente (50A x 4 = 200 Amperios)
¿Qué sucede si excedo el máximo de corriente permitido por la batería?
En teoría la batería se protege y se para. Simplemente se apagaría el sistema durante unos segundos.
Las baterías de litio llevan incorporado un BMS (Battery Managment System) o BMU (Battery Managment Unit) que controlan las baterías y guardan toda la información de utilización de la misma.
En caso de varios fallos por sobrecorriente podría llegar a dañarse la batería y llegar incluso a perder la garantía. Lo que hace el fabricante en caso de fallo de batería es descargar el log de la batería para determinar si ha sido utilizada fuera de las condiciones que cubren la garantía.
¿Cómo evito sobrepasar el límite de corriente permitido por la batería?
Utilizando un inversor compatible y con comunicación con la batería. La batería le dice al inversor que limite la potencia de salida o incluso que pare cuando se va a superar lo permitido por la batería. Lo mismo para los cargadores.
Inversores Victron VS Voltronic
- Inversores/cargadores Victron: Son inversores con transformador (núcleo de cobre bobinado que proporciona aislamiento galvánico). Son muy robustos y no suelen tener reparaciones en muchos muchos años. Soportan transitorios de arranque de cualquier tipo, bombas de agua, máquinas inverter, etc. La potencia de salida se expresa en VA (voltio-amperios) porque el factor de potencia es inferior a 1 si hay consumo de reactiva (motores, bombas de agua, etc). Son bastante más caros que los voltronic y además es necesario añadir un regulador solar MPPT Victron para completar la instalación. Para utilizar con baterías de litio es imprescindible la utilización de un dispositivo Victron GX (actualmente el Victron Cerbo GX) cuyo precio ronda los 400€. Y además es muy conveniente o en algunos casos necesario adquirir una interface de comunicación para programar el inversor con el ordenador.
- Inversores 3 en 1 Voltronic (Inversor + Cargador + Regulador solar): Son inversores sin transformador, por lo que no soportan transitorios de arranque potentes, herramientas de construcción, bombas de agua potentes, etc. terminan por romper el inversor. Los transistores de potencia van rompiéndose poco a poco hasta que un día dejan de funcionar. La potencia de salida se expresa tanto en VA (voltio-amperios) como en W (vatios) porque son iguales ya que la electrónica se encarga de que el factor de potencia sea 1. Son una solución muy económica con todo en uno, además del inversor/cargador y regulador solar, incorporan un display con acceso a toda la información y posibilidad de programación.
