¿Qué es una batería estacionaria y qué usos tiene?

Entre los diversos tipos de baterías existentes, se encuentra la batería estacionaria. Dentro de sus características más destacables se señalan la inamovilidad del lugar donde son instaladas y la presencia de un gran poder de almacenamiento.

¿Qué es una batería estacionaria?

Esta variedad, también conocida como batería estacionaria de almacenamiento de energía o batería estacionaria de respaldo, es un tipo de batería recargable diseñada para almacenar energía eléctrica y suministrarla en momentos de necesidad. A diferencia de las baterías portátiles, como las utilizadas en dispositivos electrónicos o vehículos, las estacionarias están diseñadas para aplicaciones estacionarias y suelen tener una mayor capacidad de almacenamiento de energía.

Son utilizadas en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo sistemas de respaldo de energía en caso de cortes de electricidad, sistemas de energía renovable para almacenar energía generada por paneles solares o turbinas eólicas, y aplicaciones industriales y comerciales para compensar fluctuaciones en la demanda de energía.

Están diseñadas para un uso de ciclo profundo, lo que significa que pueden ser cargadas y descargadas repetidamente sin degradar su rendimiento. Además, suelen tener una larga vida útil y están diseñadas para un funcionamiento confiable y seguro en entornos estacionarios.

Las tecnologías utilizadas en ella varían y pueden incluir baterías de plomo-ácido, baterías de iones de litio, baterías de flujo u otras tecnologías emergentes. La elección de la tecnología de batería depende de los requisitos específicos de la aplicación, como la capacidad de almacenamiento de energía, la durabilidad, el costo y el rendimiento.

¿Cómo saber que batería elegir para mi instalación de autoconsumo?

Cuando se trata de cargar baterías con paneles solares, la elección de la batería depende de varios factores, incluyendo el presupuesto disponible, el espacio disponible, la durabilidad requerida y la cantidad de energía que se piensa almacenar.

Las baterías de Litio-Ion son consideradas las mejores para el almacenamiento de energía solar, son las más usadas debido a su alta densidad de energía, eficiencia de carga y descarga, larga vida útil, bajo mantenimiento y rápida velocidad de carga. Son más livianas y compactas que las baterías de plomo-ácido, lo que las hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado. Sin embargo, su costo inicial es más alto. 

Otras opciones que comúnmente se utilizan para acumular energía con paneles solares son:

1. Baterías de Plomo-Ácido: Son una opción económica y ampliamente utilizada para sistemas de energía solar debido a su bajo costo inicial y su capacidad para manejar ciclos de carga y descarga profundos. Sin embargo, tienen una vida útil más corta en comparación con otras tecnologías y requieren mantenimiento regular.
2. Baterías de Gel: Estas baterías son similares a las de plomo-ácido, pero utilizan un electrolito gelificado en lugar de líquido, lo que las hace más seguras y menos propensas a fugas. Son una buena opción para aplicaciones donde se requiere un mantenimiento mínimo.
3. Baterías de Ciclo Profundo AGM (Absorbed Glass Mat): Son una variante de las baterías de plomo-ácido que utilizan una manta de vidrio absorbido para contener el electrolito. Son altamente duraderas, pueden soportar descargas profundas y tienen una baja tasa de auto-descarga, lo que las hace ideales para aplicaciones de energía solar.
4. Baterías de Flujo: Estas baterías utilizan electrolitos líquidos almacenados en tanques separados, lo que permite escalar la capacidad de almacenamiento de energía de manera flexible. Son adecuadas para aplicaciones de gran escala, como sistemas de almacenamiento de energía a gran escala.

Al elegir una batería para cargar con paneles solares se debe tener en cuenta el entorno operativo y las condiciones de instalación, ya que estos factores pueden afectar el rendimiento y la vida útil de la batería. Es recomendable consultar con un profesional o especialista en energía solar para determinar la mejor opción para tu aplicación específica.

Usos de la batería estacionaria

La batería estacionaria tiene una amplia gama de usos en diferentes aplicaciones, principalmente relacionadas con el almacenamiento y suministro de energía eléctrica. Entre los más importantes se encuentran:

1. Respaldo de energía: Se utilizan como sistemas de respaldo de energía en caso de cortes de electricidad. Esto es especialmente útil en áreas donde los cortes de energía son comunes o en aplicaciones críticas que requieren un suministro continuo de energía, como hospitales, centros de datos, sistemas de comunicaciones, instalaciones industriales, entre otros.
2. Almacenamiento de energía renovable: La batería estacionariase utilizan en sistemas de energía renovable, como paneles solares o turbinas eólicas, para almacenar el exceso de energía generada durante los períodos de alta generación y suministrarla durante los períodos de baja generación o alta demanda. Esto ayuda a maximizar la eficiencia y confiabilidad de los sistemas de energía renovable, al permitir el uso de energía almacenada cuando no hay suficiente generación en tiempo real.
3. Gestión de la demanda de energía: Se utilizan en aplicaciones comerciales e industriales para gestionar la demanda de energía. Por ejemplo, las baterías se cargan durante los períodos de baja demanda de energía y se descargan durante los períodos de alta demanda, lo que ayuda a mitigar los picos de demanda y reducir los costos de energía asociados con los picos de demanda.
4. Estabilización de la red eléctrica: Las baterías estacionarias se utilizan para estabilizar la red eléctrica en sistemas de distribución de energía. Pueden ayudar a suavizar las fluctuaciones de voltaje y frecuencia, y proporcionar servicios de respuesta rápida a eventos de carga y descarga en la red eléctrica para mantenerla estable y confiable.
5. Electrificación rural: También se utilizan en aplicaciones de electrificación rural, donde no hay acceso a la red eléctrica o ésta es limitada. Las baterías pueden almacenar energía generada localmente, como a través de paneles solares, y suministrarla para uso doméstico o comunitario durante las horas pico de demanda.
6. Vehículos eléctricos: Las baterías estacionarias también se utilizan en aplicaciones de carga de vehículos eléctricos, como estaciones de carga rápida o estaciones de carga en lugares remotos. Estas baterías pueden almacenar y suministrar energía eléctrica para cargar vehículos eléctricos de manera rápida y eficiente.

Con el crecimiento de la demanda de energía y la transición hacia fuentes de energía renovable, se espera que su uso siga en aumento en diversas aplicaciones en el futuro.

Para entender cómo funciona una batería en su conjunto es necesario conocer sus componentes y qué función cumple cada uno de ellos:

1. Electrodos: Las baterías estacionarias constan de dos electrodos (ánodo y cátodo) sumergidos en un electrolito. Los electrodos pueden estar hechos de diferentes materiales, como plomo-ácido, níquel-cadmio, níquel-hierro, litio-ion, entre otros.
2. Electrolito: Es el medio conductor de iones que permite la transferencia de carga entre los electrodos. Puede ser líquido (como en las baterías de plomo-ácido) o sólido (como en las baterías de litio-ion).
3. Contenedor y Separadores: Las baterías estacionarias están contenidas en un recipiente hermético que alberga los componentes internos y proporciona protección mecánica. Los separadores evitan el cortocircuito entre los electrodos y ayudan a mantener el electrolito en su lugar.
4. Celdas y Módulos: Las baterías estacionarias pueden constar de múltiples celdas individuales conectadas en serie o paralelo para formar módulos de mayor capacidad y voltaje.

Funcionamiento de una batería estacionaria

El funcionamiento de una batería estacionaria puede variar dependiendo de la tecnología específica de la batería, pero en general, sigue los principios básicos de almacenamiento y liberación de energía eléctrica a través de una reacción química.

Están compuestas por uno o varios módulos de baterías interconectados, que a su vez contienen celdas individuales que almacenan y liberan energía eléctrica. 

Durante la carga, la energía eléctrica proveniente de una fuente de energía externa, como paneles solares o la red eléctrica, se aplica a la batería estacionaria, lo que provoca una reacción química en el interior de las celdas que permite el almacenamiento de energía en forma química. Durante esta etapa, los iones o electrones se mueven a través de un electrolito en la celda de la batería, lo que provoca que los compuestos químicos en las celdas se transformen en un estado de carga.

Cuando se necesita utilizar la energía almacenada, la batería estacionaria se descarga liberando la energía almacenada en forma de electricidad. Durante la descarga, los iones o electrones se mueven en sentido contrario a través del electrolito, lo que provoca una reacción química que libera la energía almacenada en forma de electricidad utilizable.

También suelen estar conectadas a un sistema de gestión de baterías (BMS, por sus siglas en inglés) que controla la carga, descarga y gestión del estado de carga de la batería, para optimizar su rendimiento, prolongar su vida útil y asegurar un funcionamiento seguro.