Soluciones de almacenamiento energético para autoconsumo industrial

Qué hacer con el excedente de energía solar producido por la instalación de autoconsumo es una de las claves para asegurar la rentabilidad del proyecto en ciertas ocasiones, especialmente en aquellas en las que la instalación produce electricidad que no se puede consumir y no se tiene una conexión a la red para verter esos excedentes.

Ya sea porque los picos de generación no coinciden con los picos de consumo o porque cuando más energía solar producen los paneles la industria no está operativa, como por ejemplo una fábrica que cierra en Agosto, la instalación de un sistema de almacenamiento permitirá gestionar el exceso de producción para aprovecharlo cuando más convenga.

En este artículo vamos a repasar los principales tipos de baterías, sus características y los aspectos a considerar para escoger entre un modelo u otro.

Conceptos clave de las baterías

Los sistemas de almacenamiento ofrecen la posibilidad de desconectar la instalación de autoconsumo de la red eléctrica para que la industria sea totalmente independiente a nivel energético.

Las baterías tienen una vida útil de entre 10 y 20 años según su tecnología y características, siempre que su uso y mantenimiento sean correctos. Por tanto, durante este tiempo permiten aprovechar al máximo la generación de electricidad, incrementando la capacidad de autoconsumo y reduciendo la factura eléctrica.

Están compuestas por celdas electroquímicas que son las encargadas de transformar la energía química en electricidad, a través de una corriente que circula por electrolitos de un cátodo positivo a otro negativo, y que crea el flujo de electricidad en la batería.

Imagen 1. Esquema químico de una celda electrolítica. Fuente YuBrain

Las dos tecnologías más conocidas y empleadas para almacenamiento son el litio y el plomo ácido. Aunque las segundas son más habituales por su menor coste sobre todo en proyectos más pequeños como los residenciales, los avances en las baterías de litio las están consolidando como alternativa porque, además, cuentan con ventajas como una mayor densidad de energía, una baja tasa de autodescarga, una mayor vida útil y facilidades de mantenimiento, entre otros conceptos que veremos más adelante.

En el caso de proyectos de autoconsumo industrial, el litio es la tecnología más empleada.

Tipo de baterías

Una vez conocidas ciertas características de los sistemas vamos a ver los tipos de baterías que existen y que se evalúan para su implantación según el tipo de proyecto, coste y capacidad de la instalación.

1· Estacionaria

Su principal ventaja es su larga vida útil, que la hace ideal para instalaciones en las que se requiere un consumo diario durante largos periodos de tiempo, además de caracterizarse por contar con altos valores de descargas profundas. Éstas se pueden dividir en baterías de Plomo-Ácido (OPzS) y de Gel (OPzV). La principal diferencia es el mantenimiento. Mientras que la primera requiere de un mantenimiento periódico a base de agua destilada, las baterías de Gel están selladas y no lo necesitan.

2· Monoblock

Destinadas a usarse en pequeñas instalaciones solares debido a que su máxima capacidad ronda los 800Ah. Están hechas de plomo ácido y suelen usarse en pequeños sistemas aislados.

3· AGM

Las siglas de Absortion Glass Mat, una tecnología que permite a las placas de plomo de la batería absorber más rápido y mejor el ácido. No requieren de mantenimiento gracias a su diseño sellado y son capaces de soportar un alto número de ciclos, lo que hace que su uso sea recomendable en instalaciones exigentes.

4 · Baterías de litio

Aunque suelen tener un coste más elevado, su tamaño es menor y son de fácil instalación, entre otras ventajas. Las baterías de litio se cargan más rápido que otras, tienen una mayor densidad energética y cuentan con una vida útil más prolongada. No tienen efecto memoria, por lo que podrían descargarse casi al 100% sin que la batería sufra. Tienen una mayor autonomía, un peso menor, requieren de nulo mantenimiento y son las más empleadas para proyectos a nivel industrial.

Claves para seleccionar las baterías de litio para la instalación

Una vez visto que los sistemas basados en litio son los más recomendados para proyectos de autoconsumo industrial, la selección de una u otra batería dependerá de una serie de características esenciales que la harán idónea para el tipo de proyecto. Podemos clasificar estas características en seis puntos:

1· Potencia

Se refiere a la cantidad de electricidad (kWh) que puede ofrecer la batería en un espacio de tiempo, y se mide en kW. Mientras que la capacidad (kWh) hace referencia a la cantidad de electricidad que se puede almacenar, la potencia indica el número de máquinas/instalaciones que podrán conectarse a la vez según su potencia. Por tanto, a la hora de ver este valor, hay que distinguir bien si se necesita una batería con mucha potencia o con mucha capacidad.

2· Capacidad

Como se ha mencionado antes, se mide en kWh y es la cantidad de electricidad que puede almacenar el dispositivo. Los valores más comunes son capacidades que van desde los 2,5 a los 15,5 kWh por módulo fotovoltaico.

3· Profundidad de descarga

Se refiere a la cantidad de kWh que se puede aportar antes de tener que recargar de nuevo la batería, y en el caso del litio suelen ser valores superiores al 80%. Estos indicadores son importantes para poder alargar la vida útil de la batería. En este punto, es importante resaltar que, a menor número de ciclos, mayor profundidad de descarga tendrá la batería.

Imagen 2. Ejemplo de la evolución del número de ciclos y la profundidad de descarga. Fuente Trojan
Imagen 2. Ejemplo de la evolución del número de ciclos y la profundidad de descarga. Fuente Trojan

4· Eficiencia

Tanto al cargar como al descargar la batería se producen pérdidas energéticas que harán que la eficiencia del sistema sea menor cuando mayores sean las primeras. A pesar de estas pérdidas siempre existentes, las baterías de litio tienen eficiencias cercanas al 95%.

5· Vida útil

Se refiere a los ciclos que tiene el sistema (descarga, carga y reposo). A mayor número, mayor será su vida útil. Las baterías de litio suelen tener una vida útil cercana a los 10-12 años, en términos de ciclos de vida hablaríamos de entre 5.000 y 7.000 ciclos.

6· Tamaño, peso y compatibilidad

El litio en las baterías es más ligero que el plomo ácido, lo que hace que sean menos pesadas y más fáciles de transportar. Además, en casos de instalaciones con poco espacio, son más recomendables debido a su menor tamaño. Otro factor importante es la compatibilidad con otros equipos del proyecto, como los inversores.

Conclusión

Especialmente impulsadas por la evolución tecnológica, las baterías son elementos cada vez más considerados a la hora de desarrollar un proyecto de autoconsumo fotovoltaico. Tanto si este ya está operativo como si no, las empresas evalúan la viabilidad y rentabilidad esperada de contar con estos sistemas que permiten aprovechar al máximo la producción energética.

Por Andrés Muñoz

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