Batería Microtex 2V OPzS
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¿la mejor opción para las aplicaciones de baterías estacionarias?

El mundo de las baterías fijas no está parado. ¿Cuál es la mejor opción de batería para este mercado en rápida expansión?

El mundo está cambiando rápidamente. Cada vez son más las industrias, organizaciones, regiones y países que necesitan una energía eléctrica constante y fiable bajo demanda. Las redes nacionales suelen tener dificultades para satisfacer los picos de demanda de energía y, en algunos países, son habituales los apagones planificados por ciudades o zonas. En los países industrializados, con infraestructuras maduras, existe sin duda una tensión en el suministro y, a veces, los picos de tensión, los daños o los accidentes pueden provocar períodos de apagón prolongados. En la otra cara de la moneda, las economías en desarrollo pueden tener problemas para suministrar energía en zonas remotas donde no hay una red nacional que la suministre.

Además, existe la necesidad moderna de almacenar la energía procedente de recursos variables o renovables cuya producción puede ser intermitente y a veces imprevisible. Los generadores eólicos y solares pueden ser ambos. Estas fuentes de energía, e incluso otras más predecibles como los generadores de mareas, también pueden suministrar energía en momentos inoportunos, es decir, no en los períodos de máxima demanda. Hay muchas aplicaciones tanto relacionadas con la red (control de la frecuencia, reducción de picos, arbitraje, etc.) como con los SAI locales, la energía de reserva, el ahorro de costes, etc., que también son una parte esencial del comercio moderno.
Estas son sólo algunas de las aplicaciones que necesitan instalaciones de almacenamiento de energía estacionarias.

Por desgracia, los datos no están actualizados. Esto se debe a la falta de información libremente disponible sobre este mercado creciente y más lucrativo. Los sectores de mayor crecimiento, que son el almacenamiento de energía y los SAI para aplicaciones de centros de datos, son un gran negocio y pueden ser operaciones comerciales impulsadas por los inversores. Por ello, el suministro de la información pertinente tiene un beneficio potencial, por lo que empresas como Reuters están comprobando que su información es muy demandada. Por esta razón, las estadísticas no serán tan coherentes ni directamente aplicables como me gustaría. Sin embargo, serán lo suficientemente precisos como para proporcionar una comprensión de las tendencias actuales en este sector de mercado de alto crecimiento.

Si escudriñamos la lista abreviada proporcionada en la Fig. 1 se puede ver que hay requisitos muy diferentes para estas aplicaciones. La sección más grande de las demás podemos suponer que es sobre todo el almacenamiento de energía. Según Reuters, el mercado estacionario de las baterías de plomo-ácido se valoró en 8.300 millones de dólares en 2017 y estaba formado por los siguientes sectores:
Telecom
UPS
Utilidad
Iluminación de emergencia
Sistemas de seguridad
Televisión por cable/transmisión
Petróleo y gas
Energía renovable
Sistemas de respaldo ferroviario
Otros
A efectos de este artículo, pocos pueden combinar algunos de estos mercados debido a la similitud de sus requisitos de batería. La tabla 1 muestra las demandas de estas aplicaciones sobre las baterías instaladas.

Algunas de estas aplicaciones pueden subdividirse aún más. Empezando por el almacenamiento de energía, es quizá la aplicación estacionaria que más crece. En los últimos 20 años, se ha reconocido que el almacenamiento de energía, ya sea directamente de la red como en las operaciones a escala de servicios públicos, o como complemento de los generadores de energía renovable variable, tiene toda una serie de beneficios. El cuadro 2 que figura a continuación ofrece una lista razonablemente completa de los diferentes usos que puede tener el almacenamiento de energía a escala de la red.

Batería estacionaria OPzS de 2v Fig1
Figura 1 Mercado de baterías estacionarias
Fig. 2 muestra las características más destacadas del Microtex 2v OPzS
Fig. 2 muestra las características más destacadas del Microtex 2v OPzS

Lo que resulta evidente de inmediato es que algunas de las aplicaciones, como el arbitraje de energía, tienen importantes beneficios comerciales y una industria basada en la compra de reservas de energía almacenada a precios bajos para luego revenderla a los distribuidores en los momentos de máxima demanda o cuando los generadores de energía tienen dificultades. La capacidad de aprovechar eficazmente las energías renovables es cada vez más importante y los países y regiones luchan por reducir las emisiones de CO2 debido a la creciente industrialización y a la demanda de los consumidores.

El almacenamiento de energía a escala de red, junto con otros mercados como el de las torres de telecomunicaciones remotas, son mercados florecientes en los que las baterías ocupan una posición ideal para permitir su crecimiento. De todas las tecnologías de almacenamiento de baterías disponibles, el plomo-ácido, y en particular los diseños OPzS y OPzV de 2v, pueden proporcionar una solución muy rentable para la mayoría de los mercados estacionarios.

Tabla 1 Aplicación de la batería estacionaria y sus requisitos

Aplicación Tamaño típico Descarga máxima Frecuencia de descarga Ritmo de descarga
Almacenamiento de energía 1-50 MWh, Max - 290 80% Diario 0.2 C10
UPS 0,5 - 500 kWh 20% Poco frecuentes / semanales 0.05 C10
Emergencia/respaldo 0,5 kWh - 10MWh 80% Poco frecuentes / semanales 0.08 C10
Rieles / Cables / Seguridad 0,1 - 5kWh 60% Diario 0.1 C10
Renovables 0,5kWh - 5MWh 70% Diario 0.1 C10
Telecom 5 kWh - 50 kWh 70% Diario 0.1 C10

Una cosa que no debe preocuparnos es la capacidad energética que tenemos en nuestras redes nacionales. Lo que nos falta es la capacidad de satisfacer nuestra demanda de energía en los periodos punta, más que la capacidad de satisfacer nuestras necesidades energéticas totales. Muchos países industrializados pueden generar más que el total de las necesidades energéticas diarias, pero están en su capacidad de generación, o cerca de ella, para los periodos de máximo consumo. En el Reino Unido, por ejemplo, la demanda máxima ronda los 60 GW con una capacidad de suministro de unos 75 GW, pero a menudo es bastante menor debido a las frecuentes averías.

Esto significa que, en ocasiones, los picos de demanda pueden superar el suministro de los generadores. Esto contrasta con India, cuya demanda de electricidad alcanzó un récord histórico de 176,724 gigavatios en marzo de este año, a pesar de tener una capacidad instalada de 350,162 GW. Sin embargo, en muchos estados de la India se producen cortes de electricidad planificados y no planificados y los picos de suministro de electricidad han sido bajos. Esto se ha explicado haciendo referencia a cuestiones como las precarias finanzas de algunas empresas estatales de distribución de electricidad, que les impiden poder adquirir la cantidad de energía necesaria.

Aplicación Descripción
Arbitraje energético Puede almacenar energía y medir su uso para comprarla y revenderla con beneficio
Regulación de la frecuencia Las caídas repentinas de la frecuencia debidas a cargas pesadas pueden evitarse utilizando la energía instantánea de la batería
Reforzamiento de la capacidad Uso del almacenamiento para proporcionar energía cuando la producción variable (es decir, solar y eólica) está por debajo de la capacidad de los generadores para proporcionar una producción de energía constante
Calidad de la energía Una medida del nivel de perturbaciones de tensión y/o frecuencia
Inicio negro " El restablecimiento fiable de la red tras un apagón. Para ello es necesario que una unidad generadora se ponga en marcha sin suministro eléctrico exterior, o que siga funcionando automáticamente a niveles reducidos cuando se desconecte de la red."
Reducción de picos / Gestión de la demanda / Nivelación de la carga ZII actividades o programas llevados a cabo por la Entidad Servidora de Carga o sus clientes para influir en la cantidad o el momento de la electricidad que utilizan
Energía de reserva (generadores nucleares y de combustibles fósiles) Proporciona energía en caso de fallo eléctrico para instalaciones comerciales e industriales. También puede ser utilizado por las centrales eléctricas para suministrar electricidad si los generadores no dan abasto o fallan
UPS El sistema de alimentación ininterrumpida es un dispositivo que proporciona una batería de reserva cuando la energía eléctrica falla o cae a un nivel de tensión inaceptable. Puede utilizarse para aplicaciones domésticas o industriales

El gobierno indio afirma que en los nueve meses del año fiscal 19, la demanda máxima creció un 7,9%, frente al 2,8% del periodo correspondiente del año fiscal 18. Atribuyó este aumento de la demanda de energía a la generalización de la electrificación de los hogares, al aumento del suministro a los consumidores agrícolas, a la escasa generación de energía hidroeléctrica y a la prolongación de los veranos. Casi el 50% de la capacidad de generación de energía de la India procede de centrales hidroeléctricas. Esto significa que otros generadores representan alrededor de 170GW de producción potencial. Teniendo esto en cuenta, la propensión al almacenamiento de energía es enorme, con beneficios definitivos que se obtienen al mantener mayores reservas de energía en lugar de aumentar o encender generadores adicionales cuando sea necesario.

Aparte del suministro de electricidad y de evitar los apagones, el almacenamiento de energía puede resolver muchos problemas, como mantener la frecuencia de suministro en el nivel adecuado gracias a su capacidad de respuesta instantánea. Además, está la cuestión de los picos de demanda y el aprovechamiento de la energía renovable, que nunca se produce en un momento conveniente para nuestras necesidades máximas. El coste de la instalación del almacenamiento de energía, en lugar de la generación, también es favorable, sobre todo si se elige la opción de batería más rentable. Sí, como habrás adivinado, es la conocida química del plomo-ácido la que ofrece la mejor relación calidad-precio.

Esto no sólo se aplica al coste de capital, sino también al coste de la vida útil y al rendimiento financiero de la inversión. En el almacenamiento de energía, el principal talón de Aquiles del plomo-ácido, su baja densidad energética no es un factor significativo para su funcionamiento exitoso. Como no hay movimiento y hay mucho espacio disponible dentro de los edificios y con las baterías almacenadas en suelos de hormigón, el peso y el volumen no son cuestiones realmente importantes.

2V OPzS tiempo de respuesta rápida

Los principales requisitos para todos los aspectos del almacenamiento de energía son tiempos de respuesta rápidos de varios segundos, una conversión de energía eficiente y una larga vida útil y de ciclo. Las gamas OPzS y OPzV de 2v tienen tiempos de respuesta de milisegundos y la mejor vida de ciclo y calendario de todos los diferentes diseños de LAB.

OPzS vs OPzV

La OPzV de 2v es diferente en dos aspectos: tiene un electrolito GEL inmovilizado y una válvula de alivio de presión para mantener el oxígeno y el hidrógeno producidos en la carga, dentro de la célula para su recombinación. Las características se muestran, en particular, la placa tubular con una espina para una rejilla y un multitubo que sostiene en el material activo, son las claves para el ciclo largo y la vida de calendario de este diseño de la célula.

¿Qué es la batería OPzS?

De las opciones de plomo-ácido, la OPzS de 2V tiene un mejor rendimiento general en la mayoría de las aplicaciones estacionarias, sobre todo en lo que respecta a la duración del ciclo, pero tiene la desventaja de requerir un mantenimiento de recarga junto con ese coste asociado. Al calcular el coste nivelado del almacenamiento de energía (LCOES), es importante incluir los costes completos de la instalación y el mantenimiento de la batería. A la hora de determinar la mejor opción de batería, es importante entender los costes reales, sobre todo cuando se valoran las diferentes químicas de las baterías.

2V OPzS vs Litio

En el caso de las baterías de iones de litio, por ejemplo, a menudo se indica el coste del paquete de baterías, sin tener en cuenta los equipos de refrigeración, seguridad y protección contra incendios. En algunos casos, sólo se incluyen en el cálculo los costes de las celdas, ni siquiera el paquete de baterías y el sistema de gestión. El coste nivelado de la energía (LCOE) puede determinarse fácilmente a partir de la siguiente relación:

  • LCOE = suma de todos los costes durante la vida de la batería/suma de todos los resultados durante la vida de la batería.

Los costes durante la vida útil de la batería incluyen la carga de la misma con electricidad. En este caso, para el cálculo de los costes se utiliza el producto/insumo expresado en porcentaje.
El rendimiento a lo largo de la vida útil depende en gran medida de la vida útil de la batería, cuanto más alta sea, mejor. Esto reduce el coste del suministro de electricidad según la relación indicada anteriormente. Esto también es una fuente de confusión y error a la hora de hacer el cálculo para la compra de la batería. En el caso del plomo-ácido, la vida útil de la batería depende en gran medida de su profundidad de descarga (DOD).

Cuanto menor sea la DOD, mayor será la vida útil de la batería (Fig. 3). Muchos clientes intentan minimizar la línea superior manteniendo el coste de capital al mínimo y comprando la batería de menor capacidad para hacer el trabajo. De hecho, una batería sólo un 50% más grande dará una DOD del 50% en lugar del 80% y prácticamente duplicará la vida del ciclo. En esta situación, los costes del sistema y de la instalación prácticamente no varían, sólo ha aumentado el precio de las células de la batería.

En otras palabras, se obtiene un LCOE de casi la mitad del caso de capital mínimo para el coste adicional del 50% de la batería. Las ventajas no acaban ahí: la eficiencia de la carga pasa ahora de menos del 80% a bastante más del 90%, lo que supone una nueva reducción de su LCOE.

Los beneficios del uso de baterías para el negocio del almacenamiento de energía son bastante evidentes. La cuestión de qué batería es menos sencilla. En la actualidad, el ion-litio es el producto químico dominante en esta creciente aplicación. Las razones de esto no están del todo claras a menos que se consideren las tácticas de marketing. La principal razón que dan los instaladores de sistemas BESS para utilizar el li-ion es que tiene un mejor LCOE que el PbA debido a la mayor duración del ciclo y a la mayor eficiencia de carga/descarga.

Volviendo a los números que acabo de dar para una batería OPzS de 2v mejorada, se puede ver que con el doble de vida de ciclo y la eficiencia de carga/descarga mejorada, las baterías de iones de litio siguen siendo más caras pero no dan una mejor vida o eficiencia. Se está desarrollando la práctica de utilizar células de iones de litio de segunda vida que antes se utilizaban en los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos.

Figura 3 Profundidad de descarga (DoD) frente a la duración del ciclo
Figura 3 Profundidad de descarga (DoD) frente a la duración del ciclo
Figura 4 Células Microtex 2v OPzS y 2v OPzV 2v
Figura 4 Células Microtex 2v OPzS y 2v OPzV 2v

Se ha demostrado que estas células pueden volverse inseguras debido al crecimiento interno de las dendritas que crean un cortocircuito. Los problemas de Corea del Sur y Estados Unidos, donde se han incendiado instalaciones de BESS de iones de litio de segunda vida, y la falta de instalaciones de reciclaje al final de la vida útil, apuntan a la necesidad de seguir evaluando el verdadero LCOE de los sistemas de iones de litio. Tal vez sea necesario un mejor marketing por parte de la industria de las baterías de plomo-ácido.

Las aplicaciones tradicionales de los SAI y la energía de reserva siguen representando más del 50% del mercado mundial de los aparatos fijos. Como puede verse en el cuadro 1, sus requisitos respectivos son algo diferentes. En el mercado de los SAIs, las baterías tienen que proporcionar ocasionalmente breves ráfagas de energía para garantizar que los equipos no se vean afectados por caídas o cortes de energía repentinos. Por lo general, esto da lugar a una descarga poco profunda y poco frecuente de los paquetes de baterías. Los paquetes de baterías suelen mantenerse en recintos o armarios con carga de flotación de bajo voltaje constante durante la mayor parte de su vida útil. En este caso, el requisito dominante no es el DOD o la vida útil del ciclo, sino la vida útil del calendario.

Con una carga de flotación constante, la duración del calendario depende casi exclusivamente de la resistencia a la corrosión de las aleaciones utilizadas en la red de la batería. Las otras consideraciones son la pérdida de agua en sistemas inundados y el uso de células VRLA OPzV.
Tanto en los diseños OPzV sin mantenimiento como en los OPzS de bajo mantenimiento, la vida útil del diseño puede ser de más de 20 años con la aleación de espina dorsal adecuada y los ingredientes de material activo adecuados. En este sentido, las gamas OPzS y OPzV de 2v que ofrece Microtex son productos líderes en su clase (Fig. 4). Diseñadas por un respetado científico alemán de baterías y fabricadas con las últimas aleaciones de plomo-calcio-estaño de baja emisión de gases y resistentes a la corrosión, ofrecen un paquete inmejorable de rendimiento, fiabilidad y vida útil.

Microtex consigue estas características para sus baterías gracias a un equilibrio óptimo de material activo para las placas positivas y negativas con rejillas de espina positiva fundidas a alta presión y fabricadas con la aleación de plomo-calcio-estaño perfectamente equilibrada, que es un componente crítico de la célula. No sólo es un conductor de la corriente eléctrica generada por el material activo de la placa, sino que también tiene que garantizar que haya una buena unión entre el AM y la red para minimizar la resistencia interna y evitar el desprendimiento de pasta a medida que la batería realiza ciclos.

En las aplicaciones de los SAIs, la batería está en carga de flotación de bajo voltaje constante, lo que, para el positivo, significa que se oxida constantemente (se corroe). La aleación específica utilizada por Microtex para fabricar las espinas es la culminación de décadas de I+D y experiencia comercial. Proporciona la mejor combinación posible de resistencia a la corrosión y propiedades de baja emisión de gases de cualquier aleación de plomo-calcio disponible. El final de la vida útil de los SAIs suele estar marcado por la corrosión completa de la red positiva. Tanto en los diseños OPzS de 2v como en los OPzV, la corrosión de la rejilla positiva y/o el secado de la batería por la pérdida de agua debido a la evolución del gas suelen ser la causa del eventual fallo de la batería.

Las otras aplicaciones estacionarias principales son la energía de reserva/emergencia, las telecomunicaciones, las energías renovables y la señalización. He agrupado estas aplicaciones porque en su mayoría son aplicaciones de descarga profunda y tienen requisitos de batería similares. Una vez más, una buena duración del ciclo, la resistencia a las descargas profundas y el bajo mantenimiento son parámetros clave en la elección de la batería.

Las energías renovables y las telecomunicaciones tienen un patrón de funcionamiento común, ya que se descargan y recargan de forma rutinaria (diariamente en la mayoría de los casos). La profundidad de la descarga depende de la duración de la batería en comparación con el gasto de capital. Cuanto menor sea el DOD, mayor será el coste inicial. Los operadores tienen que decidir qué batería utilizar basándose en razones tanto financieras como técnicas. El efecto sobre el LCOE se ha discutido para la situación del BESS y es igualmente válido para las industrias de telecomunicaciones y renovables.

La aplicación de las energías renovables aprovecha para almacenar la energía que a menudo se produce de forma intermitente y en momentos inoportunos. Esto es cierto tanto en las aplicaciones detrás del contador como delante del contador a nivel doméstico, local y nacional. El almacenamiento en baterías permite recoger la energía de, por ejemplo, las instalaciones de aerogeneradores, que puede ser imprevisible e inutilizable porque no se necesita en el momento de su origen, para liberarla cuando se necesite, por ejemplo en los periodos de máxima demanda. Una vez más, esto es tan cierto para las instalaciones domésticas como para las de red.

La energía solar es otro ejemplo que, aunque previsible, suele generarse cuando hay poca demanda. En estos ejemplos, el ciclo de entrada/salida de energía (carga/descarga) suele ser diario. En este sentido, es muy similar a la industria de las telecomunicaciones, tanto los sistemas totalmente eléctricos como los híbridos de gasóleo. En todos estos casos, las baterías suelen descargarse y recargarse diariamente, normalmente entre el 60% y el 80% de DOD.
Para la mayoría de las aplicaciones fijas, la solución de almacenamiento de energía más eficaz en términos de coste, tiempo de respuesta, suministro de energía y capacidad de almacenamiento de energía es una batería (Fig. 5).

Figura 5: comparación de las diferentes tecnologías de almacenamiento de energía

2V OPzS

La mayoría de las operaciones a escala doméstica y comercial estarán situadas en zonas o circunstancias en las que cualquier otra forma de almacenamiento de energía, como la hidroeléctrica de bombeo, el aire comprimido, los volantes de inercia, etc., no son apropiados. Como se ha comentado anteriormente, la construcción de la placa tubular y las aleaciones utilizadas para la rejilla positiva en el Microtex 2v OPzS y OPzV proporcionan la mayor vida útil posible con índices mínimos de gaseado (pérdida de agua). Esto hace que este diseño sea la opción más adecuada y rentable en la mayoría de estas aplicaciones. El uso de células de placa tubular y baterías monobloque para instalaciones de energía solar, por ejemplo, está bien establecido.

Para una vida útil ultra larga y una capacidad de descarga profunda, la elección de la OPzS de 2V es la más adecuada. Sin embargo, conlleva el precio adicional de completar el mantenimiento. En algunos casos, sobre todo en aplicaciones remotas, no es posible rellenar con agua. En estos casos, existe la gama OPzV de Microtex con todas las características que se encuentran en la gama OPzS de 2v pero con un electrolito gelificado y funcionamiento VRLA sellado.

Es muy cierto que la energía de reserva es un mercado creciente y cada vez más importante del futuro. Por este motivo, tiene mucho sentido recurrir a la empresa de baterías de plomo más experimentada y avanzada que existe. Muchas empresas pueden hacer esta afirmación, pero muy pocas tienen la experiencia y el historial de Microtex para cumplirla.

Para la hoja de datos de la batería Microtex opzs, póngase en contacto con nosotros con la capacidad de Ah de la batería que necesita.

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