Con el aumento de la demanda energética, el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía se ha convertido en un tema clave en el sector, representando el 60 % de los costes de los sistemas de almacenamiento de energía. Las baterías de almacenamiento de energía han captado una gran atención. Los paquetes de baterías de litio de bajo voltaje son cada vez más populares como solución de almacenamiento de energía eficiente y fiable.
1. ¿Qué es una batería de litio de bajo voltaje para el almacenamiento de energía?
El paquete de baterías de litio de bajo voltaje, como su nombre indica, combina los tres conceptos de “bajo voltaje”, “batería de litio” y “paquete”.
Primero, ¿qué es Pack?
Un paquete de baterías, también conocido como módulo de batería, es un tipo de proceso de empaquetado, encapsulado y ensamblaje para la producción de baterías. Combina varias celdas individuales en paralelo y en serie para formar una estructura específica llamada paquete, según los requisitos del cliente.
En segundo lugar, ¿qué es una batería de litio?
En el sector actual de “fotovoltaica + almacenamiento de energía” para el hogar, las baterías de plomo-ácido y las de iones de litio son la base de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica, siendo las de iones de litio las que predominan. Se espera que la capacidad instalada global de almacenamiento de energía electroquímica alcance los 21,1 GW en 2021. De esta, las baterías de iones de litio representaron el 93,9%, las de plomo-ácido el 2,2%, las de sodio-ácido el 2,0% y las de corriente líquida el 1,2%. En comparación con las baterías de plomo-ácido, las de iones de litio ofrecen excelentes tiempos de ciclo, densidad energética, tiempos de respuesta y son respetuosas con el medio ambiente. En el pasado, sus altos costos limitaron su desarrollo. En los últimos años, gracias a los avances tecnológicos, los costos han seguido disminuyendo y las baterías de iones de litio se convertirán en una importante línea de desarrollo en el futuro.
Finalmente, ¿qué es una batería de bajo voltaje?
Las baterías de bajo voltaje suelen tener un voltaje de entre 48 y 60 V, y no se pueden conectar en serie para aumentarlo (es decir, independientemente del número de baterías, el voltaje siempre es el mismo). Estas baterías requieren menos recursos del sistema de gestión de baterías (BMS), se ven menos afectadas por el desequilibrio y su tecnología es más madura, por lo que su precio también es relativamente bajo.
El voltaje individual de una batería de alto voltaje suele ser de 80-100 V. Al usar baterías de alto voltaje conectadas en serie para reforzar la tensión, el voltaje total final puede aumentarse a unos 400-600 V (para almacenamiento doméstico). La batería de almacenamiento de alto voltaje en el BMS tiene mayores requisitos técnicos y de seguridad, por lo que su precio también es más elevado.
Debido a la alta densidad energética de las celdas de baterías de alto voltaje, sus características de seguridad son inferiores a las de las baterías de bajo voltaje, que son relativamente más susceptibles a la combustión espontánea o la explosión. Las baterías de bajo voltaje pueden reducir significativamente los riesgos de seguridad durante el transporte, la instalación y el uso. En cuanto a la cadena de suministro, la actual oferta limitada de baterías de alto voltaje en el mercado dificulta que los clientes adquieran baterías de alto voltaje que satisfagan sus necesidades, mientras que las baterías de bajo voltaje de CHISAGE ESS ofrecen una selección más amplia.
2. Estructura de composición del paquete de baterías de litio de bajo voltaje
Un paquete de baterías de bajo voltaje se compone principalmente de un único módulo de batería, un sistema eléctrico, una caja y varias partes importantes del sistema BMS.
Comparando una batería con el cuerpo humano, el módulo de la batería puede considerarse el corazón, responsable de almacenar y liberar energía eléctrica; el sistema eléctrico puede considerarse las arterias, los vasos sanguíneos y el sistema nervioso, que suministran continuamente energía eléctrica desde la batería a los dispositivos finales y transmiten señales de detección y control en tiempo real; la carcasa puede considerarse el esqueleto, que cumple una función de soporte, resiste los impactos mecánicos y protege el medio ambiente; y el BMS puede considerarse el cerebro, responsable de medir parámetros como el voltaje, la corriente, la temperatura y otros parámetros de la batería.
3. Principio y proceso de la batería de litio de bajo voltaje para el almacenamiento de energía.
El principio de funcionamiento básico de una batería de litio de bajo voltaje se basa en las propiedades electroquímicas de las reacciones redox. Durante la carga, los iones de litio forman LiCoO2 o LiFePO4 en el material del electrodo positivo (por ejemplo, LiCoO2 o LiFePO4), mientras que, simultáneamente, en el material del electrodo negativo (por ejemplo, grafito), migran desde el electrolito hacia el grafito metálico y se reducen a átomos de litio. Al descargarse, los iones de litio regresan a la batería en sentido inverso, formando LiFePO4 o LiCoO2, y se oxidan simultáneamente a iones de litio.
Batería de litio de bajo voltaje. El proceso principal de soldadura láser avanzada y soldadura ultrasónica combina dos métodos. La soldadura láser utiliza un haz láser de alta densidad energética como fuente de calor, lo que resulta en un método de soldadura altamente eficiente y preciso. La soldadura ultrasónica utiliza ondas de vibración de alta frecuencia transmitidas a las superficies de dos piezas de trabajo bajo presión, lo que provoca fricción en las superficies de ambas piezas y la fusión entre las capas moleculares. El paquete de baterías de bajo voltaje CHISAGE ESS utiliza tecnología de soldadura láser, actualmente con el mejor láser IPG alemán, para evitar la fricción ultrasónica en la superficie de soldadura causada por daños en la válvula de alivio de presión, lo que resulta en una mayor fiabilidad.
4. Parámetros y selección del paquete de baterías de litio de bajo voltaje
Los parámetros de un paquete de baterías de litio de bajo voltaje y la selección de la batería están estrechamente relacionados con la necesidad de considerar aspectos de instalación, eléctricos, de seguridad y medioambientales. A continuación, se muestra un ejemplo de un paquete de baterías de litio de bajo voltaje CE48100-W (51,2 V/100 Ah) de CHISAGE ESS, que ilustra los parámetros a considerar al seleccionar una batería:
Parámetros de instalación
(1) Peso/dimensiones
El CE48100-W pesa 55 kg y mide 430 × 191,5 × 630 mm. Al elegir un paquete de baterías, los clientes deben tener en cuenta la capacidad de carga del suelo o la pared y el espacio de instalación disponible, así como si la longitud, el ancho y la altura del sistema de baterías estarán limitados dentro de ese espacio.
(2) Instalación
Las baterías de litio de bajo voltaje de CHISAGE ESS están disponibles en versiones para montaje en suelo y en pared, lo que le permite elegir la más adecuada según sus preferencias personales y la dificultad de instalación. El modelo CE48100-W admite ambos tipos de instalación y su diseño sencillo y elegante se adapta a una amplia variedad de entornos.
(3) Grado de protección
Indica la capacidad de la carcasa del equipo eléctrico para proteger contra la entrada de cuerpos extraños (polvo, líquidos, etc.). Cuanto mayor sea el nivel de protección, mejor será el resultado. El modelo CE48100-W cuenta con una clasificación IP65, que representa un nivel de protección superior.
Parámetros eléctricos
(1) Energía nominal
Elegir la capacidad de batería adecuada es un proceso complejo. Además de considerar la carga, también es necesario tener en cuenta la capacidad de carga y descarga de la batería, la potencia máxima del inversor, las horas de funcionamiento de la carga, los escenarios de aplicación específicos, etc. La CE48100-W tiene una capacidad nominal de 5,12 kWh, que básicamente cubre las necesidades generales de almacenamiento de energía de toda la familia.
(2) Tensión de funcionamiento
Este rango de voltaje debe coincidir con el rango de voltaje de entrada de la batería del inversor. Un voltaje superior o inferior al rango de voltaje de la batería del inversor impedirá el uso del sistema de baterías con el inversor. El rango de voltaje de funcionamiento del CE48100-W es de 40 a 58,4 V, lo que lo hace compatible con cualquier inversor de almacenamiento de energía doméstica CHISAGE ESS.
(3) Corriente máxima de carga/descarga
La corriente máxima de carga/descarga que admite el sistema de baterías determina el tiempo de carga/descarga de la batería. La CE48100-W tiene una corriente máxima de carga de 50 A y una corriente máxima de descarga de 100 A, es decir, admite una carga de 0,5 C y una descarga de 1 C.
Parámetros de seguridad
(1) Tipo de batería de iones de litio
Las baterías de iones de litio se dividen principalmente en baterías de litio-cobalto, litio-manganeso, litio-níquel, fosfato de hierro y litio, etc., según el material del cátodo. Para garantizar la seguridad, la estabilidad y la rentabilidad, el modelo CE48100-W utiliza una batería de fosfato de hierro y litio más estable y fiable.
(2) Garantía
Presta atención a los términos, la duración y el alcance de la garantía de la batería. Generalmente, dos factores influyen en la garantía: el período de garantía y el número de ciclos dentro de una profundidad de descarga (DOD) específica, siendo el primer ciclo que alcanza el período de garantía. Por ejemplo, la CE48100-W tiene una garantía de 5 años (garantía extendida de 10 años) y un recuento de ciclos de 6000 a un 80 % de DOD (profundidad de descarga). Si se superan los 6000 ciclos dentro del período de 5 años, la garantía caduca.
Parámetros ambientales
(1) Rango de temperatura
Preste atención al rango de temperatura ambiente que admite la batería. Si se supera este rango, su funcionamiento normal se verá afectado. La batería CE48100-W admite un rango de temperatura de carga de 0 a 55 °C y un rango de temperatura de descarga de -20 a 55 °C.
(2) Humedad
Para algunas zonas húmedas o de gran altitud, preste atención a este parámetro; el rango de humedad de la batería CE48100-W es de 20 a 95 % HR.
Además, conviene tener en cuenta otras características de las baterías de bajo voltaje para ofrecer a los usuarios una experiencia más cómoda y práctica. Por ejemplo, la batería CHISAGE ESS utiliza baterías de Clase A con mayor capacidad útil; admite hasta 15 baterías en paralelo para satisfacer la demanda de expansión de capacidad; y también admite la configuración automática de la dirección del BMS, compatible con una amplia gama de inversores. Los usuarios pueden elegir la opción más adecuada según sus necesidades, teniendo en cuenta las diferentes funcionalidades de las baterías.
El sistema de almacenamiento de energía con baterías de litio de bajo voltaje presenta amplias perspectivas de aplicación en el sector de las energías renovables. Resulta especialmente idóneo para sistemas de almacenamiento de energía domésticos e industriales/comerciales, abarcando una amplia gama de aplicaciones en hogares, oficinas, centros comerciales, supermercados, hospitales y otros entornos. Sus ventajas, como la alta seguridad, la larga vida útil y la elevada densidad energética, lo convierten en una tendencia clave en el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía. CHISAGE ESS seguirá dedicándose a la investigación, el desarrollo y la aplicación de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio de bajo voltaje, contribuyendo así al desarrollo de la industria de las energías renovables.
