Hace unos 10 años la investigación y desarrollo de energías renovables estaba centrada en interconexión a red. Después de una importante penetración de la energía solar y eólica se hace evidente la necesidad de progresar en almacenamiento de energía. Hasta ahora las baterías habían tenido cambios tecnológicos menores, pero en los últimos años se ha desarrollado tecnologías de almacenamiento que van a tener un impacto en todo el sistema energético. Algunos cambios son el aumento de penetración de energías renovables, su uso para disminuir picos en la carga y la utilización de energía eléctrica en transporte. En este artículo vamos a comparar varias tecnologías y sus costos.
Las tecnologías usadas para almacenamiento en energía renovable son plomo ácido y litio. Plomo ácido también se puede dividir en varias tecnologías diferentes. Las usadas en UPS y muchas veces en sistemas solares pequeños son de AGM con placa positiva plana. Las recomendadas para uso cíclico y más utilizadas en sistemas solares aislados relativamente grandes, de unos 10 kWp en adelante, tienen la placa positiva tubular y pueden ser abiertas o selladas con el electrolito en gel.
En el caso de las baterías de litio hay muchas tecnologías diferentes. Por ejemplo, las más utilizadas en bicicletas eléctricas con de Litio Manganeso. Las utilizadas en equipos portátiles como computadoras, cámaras o celulares son de Litio Cobalto. Para aplicaciones que requiere una cantidad de energía relativamente alta se utiliza en general Litio Hierro Fosfato (LiFePO4). Estas son las que se utilizan en general en aplicaciones de energía renovable entonces son las que tomaremos para hacer la comparación de costos.
Costos
Apara poder comparar de forma fácil hemos hecho algunas simplificaciones. La batería de Litio dura muchos años y no es lo mismo pagar todo ahora y recibir el beneficio de kWh en 10 años que en estos días. Es difícil tomar esto en cuenta ya que va a variar mucho de una instalación a otra el momento en que se van a dar los ciclos. Entonces hemos ignorado esto y suponemos que es lo mismo durante todo el tiempo de la vida útil de la batería. No hemos tomado en cuenta costos financieros.
Algunos fabricantes de baterías de litio dicen que su batería va a durar 10 000 ciclos. Al ser difícil comprobar esto para diferentes ambientes de uso hemos puesto un valor de 5000 ciclos.
No estamos teniendo en cuenta los costos que se puedan dar por reemplazo de baterías o por disposición final.
Los datos de costo y características fueron tomados de Simpliphi, Victron y del mercado local de baterías para UPS.
| LiPO4 | Gel monoblock | AGM descarga | |
| profunda | |||
| Capacidad (kWh) | 2,60 | 2,64 | 2,40 |
| Profundidad de descarga | 0,90 | 0,60 | 0,50 |
| Energía disponible por ciclo (kWh) | 2,34 | 1,58 | 1,20 |
| Ciclos | 5.000 | 1.000 | 500 |
| Energía disponible por vida útil (Wh) | 11.700 | 1.584 | 600 |
| Precio (USD) | 2.650 | 500 | 250 |
| Precio por energía (USD/kWh) | 0,23 | 0,32 | 0,42 |
Vemos que el costo del kWh es menor para las baterías cuyo costo inicial es mayor. El costo de las baterías de litio es aparentemente elevado pero a largo plazo se justifica por el bajo costo de cada kWh almacenado y suministrado. Aparte de esto se evita costos de reposición y la eficiencia es mayor. Las baterías de Gel son una solución aceptable pero, las más utilizadas en nuestro mercado para pequeñas instalaciones de energía solar aislada son AGM, más apropiadas para uso en UPS que en instalaciones fotovoltaicas.
Para poder hacer una comparación de baterías de Litio con bancos Opz es necesario tomar como referencia bancos mucho más grandes. En el caso de baterías de Litio hemos dejado el mismo banco ya que es escalable pero la reducción en costo por Ah no va a ser significativa. En este caso hemos tomado como referencia especificaciones y costos de baterías Opz de BAE.
| LiPO4 | Gel Opz | |
| Capacidad (kWh) | 2,60 | 58,08 |
| Profundidad de descarga | 0,90 | 0,70 |
| Energía disponible por ciclo (kWh) | 2,34 | 40,66 |
| Ciclos | 5.000 | 1.300 |
| Energía disponible por vida útil (Wh) | 11.700 | 52.853 |
| Precio (USD) | 2.650 | 13.000 |
| Precio por energía (USD/kWh) | 0,23 | 0,25 |
Vemos que el kWh de las baterías de Litio sigue siendo menor, pero la diferencia es muy pequeña. En este coso sería necesario hacer un análisis más detallado para determinar la tecnología que sería más económica. Sería necesario incluir factures como la temperatura ambiente, costos financieros y costos de reposición. Esto varía en cada instalación entonces no lo vamos a discutir en este artículo. En este caso, con una diferencia pequeña en costos, también cobra importancia otros aspectos como confiabilidad de cada tecnología y la experiencia de la empresa que va a realizar cada instalación. Por ejemplo podemos suponer que una empresa que haya usado en muchas ocasiones el plomo ácido se sienta más cómoda instalando en los nuevos proyectos también baterías de plomo ácido.
En términos generales podemos concluir que muchas veces en el mercado Colombiano son instaladas baterías que no son las más adecuadas para uso en energías renovables. Sería conveniente incrementar el uso de tecnologías de almacenamiento a primera vista más costosas pero a la larga más económica.