Integración de sistemas de almacenamiento de energía en baterías para microrredes híbridas y uso de la tecnología LiFePO4

La instalación de un sistema de baterías no es crítica para las microrredes que están conectadas a la red eléctrica. El sistema de control ComAp arranca y sincroniza automáticamente los generadores de respaldo, por lo que, en caso de un fallo inminente de la red y la subsiguiente fuente de alimentación limitada, se encendería una fuente de alimentación de respaldo lo antes posible, sin el corte de energía.

Sin embargo, en aplicaciones paralelas, las baterías de respaldo también pueden desempeñar un papel de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS), donde alimentan la carga hasta que arranca el motor generador.

Los lugares remotos, como islas o minas, (aplicaciones críticas, como hospitales, centros de datos, etc.) a menudo se encuentran fuera del alcance de la red eléctrica nacional y, por lo tanto, tienen que utilizar sus propias microrredes para generar electricidad. Por lo general, estas microrredes dependen en gran medida de grupos electrógenos diésel. Sin embargo, cuando los grupos electrógenos se combinan con fuentes de energía renovable como turbinas eólicas o paneles solares hablamos de sistemas híbridos. Con los sistemas híbridos, dos objetivos son siempre fundamentales: ahorrar combustible y mantener la fiabilidad del sistema. Gracias a sus funciones avanzadas diseñadas específicamente para sistemas híbridos, los controladores ComAp pueden maximizar la cantidad de energía de las renovables sin poner en peligro la estabilidad del sistema.

Para aplicaciones en modo isla con recursos renovables, donde la reducción del consumo de combustible diésel es una prioridad, el uso de baterías es crucial. Una batería de alta capacidad (no solo en el papel de UPS) está disponible para cubrir los picos de potencia y eliminar la necesidad de una reserva dinámica de giro. Gracias a ello, la carga del motor generador se mantiene constante, alargando así su vida y reduciendo el consumo de combustible.

Lo anterior se puede aplicar solo con la condición de que la batería esté dimensionada correctamente y se elija una tecnología adecuada que pueda reducir el consumo de diésel limitando el funcionamiento de los generadores de motor. Durante el diseño del proyecto, debe tenerse en cuenta un retorno económico de la inversión, ya que el almacenamiento de la batería sigue siendo relativamente caro.

Desde ComAp y su cooperación con fabricantes de baterías pueden diseñar un tamaño de batería adecuado para el proyecto del cliente dado, además de estudiar la ubicación particular (importante debido a la temperatura ambiente), suministrar celdas de batería necesarias, incluido el BMS, y especificar los requisitos para la selección de inversores adecuados. 

Gracias a sus propiedades, las celdas de batería basadas en el principio LiFePO4 se han extendido rápidamente a casi todas las áreas de la industria y se han vuelto comúnmente disponibles en el mercado. Mientras que otros tipos de baterías de litio pueden quemarse fácilmente o incluso explotar si se cortocircuitan o se sobrecargan, con LiFePO4 esta reacción casi se descarta. Mientras que las baterías convencionales de polímero de litio (Li-Pol) o de iones de litio (Li-Ion) se degradan químicamente después de aproximadamente 300-1.000 ciclos de carga y su capacidad comienza a disminuir drásticamente, las celdas LiFePO4 aún retienen hasta el 80% de su capacidad original después de 10.000 ciclos.

La mayor ventaja sobre otros tipos de baterías de litio (iones de litio o polímero de litio) es, por lo tanto, una alta seguridad y una vida útil de un orden de magnitud más larga. Por lo tanto, las celdas LiFePO4 están diseñadas para un uso exigente en energía fotovoltaica, electromovilidad y almacenamiento de energía, donde incluso con el ciclo diario pueden alcanzar una vida útil de 15 años o más.

Dentro del funcionamiento recomendado, todas las baterías LiFePO4 generan calor durante la carga y descarga; por ello, cuanto mayor es la corriente de descarga, más calor se genera y, por lo tanto, es necesario evitar una descarga extrema de la batería en forma de cortocircuito (por ejemplo, fusible). El BMS tiene un sensor de corriente que monitorea el valor máximo de descarga, respetando la corriente de carga. Aunque las baterías LiFePO4 tienen un amplio rango de temperatura de funcionamiento (el límite teórico es de -45 °C a + 85 °C, mientras que prácticamente el rango es más bien de -20 °C a + 60 °C), para lograr un rendimiento de celda completo es mejor operar la batería en un rango de temperatura más estrecho en los límites requeridos por la aplicación.

Artículo escrito por:
Departamento técnico Seyber