Actualmente las tecnologías de almacenamiento energético predominantes en el campo del autoconsumo fotovoltaico son las baterías de plomo-ácido y las baterías de iones de litio, siendo estás últimas las llamadas a dominar el sector durante al menos la próxima década.
En esta publicación se analizará el coste y ventajas de la tecnología ion-litio frente al plomo-ácido a fin de de explicar los principales motivos tecno-económicos que han llevado a su uso masivo en diversos sectores y aplicaciones diferentes.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
COSTE APARENTE POR [Wh] BRUTO
Primero de todo se debe tener en cuenta que la capacidad de una baterías depende de las condiciones de descarga, es decir, principalmente de la duración del proceso y la temperatura ambiente, por ello normalmente los fabricantes indican la capacidad obtenible a 25 [ºC] y en un periodo de descarga de 5 / 10 / 20 / 100 horas, expresada en unidades de [Ah] o [Wh]:
Capacidad bruta en [Wh] = Tensión de operación en [V] x Capacidad bruta en [Ah]
Tensiones de operación en [V] más comunes ~ 2 / 6 / 12 / 24 / 48 / 400 [V]
El voltaje durante el proceso de carga y descarga varía, no es fijo, pero suele oscilar de media sobre alguno de los valores indicados, lo que permite clasificar o agrupar las baterías según su voltaje de operación. Las baterías de plomo-ácido suelen tener voltajes de 2 a 24 [V] y las de iones de litio de 24 a 400 [V].
Aclarar que las baterías de plomo-ácido normalmente se conectan en serie entre sí para alcanzar valores de 12 / 24 / 36 / 48 [V], que son los niveles de tensión a los que suelen trabajar la mayoría de inversores de corriente y reguladores de carga fotovoltaicos.
En cambio, las de iones de litio rara vez se asocian en serie y tienen la ventaja de ser modulables, es decir, pueden conectarse con otras baterías en paralelo para ampliar la capacidad del sistema, algo que técnicamente es más que desaconsejable o inviable en el caso de las de plomo-ácido.
Una vez aclarados estos conceptos básicos, a continuación se indican los precios de compra orientativos para empresas instaladoras (IVA no inc.) por los [Wh] totales (o brutos) que tenga la batería, sin valorar cualquier otro aspecto técnico ni los accesorios que pueda requerir su montaje, como armarios, protecciones y conectores:
| Coste bruto o total | plomo-ácido | Coste bruto o total | iones de litio |
|---|---|
| 0,08 – 0,16 [€/Wh] | 0,30 – 0,40 [€/Wh] |
Sin embargo, como se verá en el siguiente apartado, estos costes por si solos son muy engañosos, ya que no tienen en cuenta tres parámetros clave: la profundidad de descarga máxima recomendada, el rendimiento de carga/descarga y la vida útil.
COSTE REAL POR [Wh] ÚTIL
Un primer aspecto clave a considerar es el rendimiento (round trip efficiency) de cada tecnología, es decir, cuánta energía se pierde en el proceso de carga y descarga. Las baterías de litio ya muestran su superioridad en este aspecto con rendimientos del 90-95% frente al 80-90% de las baterías de plomo-ácido (valores sin considerar la conversión CC/CA en el inversor).
También es necesario valorar la profundidad de descarga máxima recomendada, que es el porcentaje de descarga límite que aconseja el fabricante no sobrepasar para asegurar una larga vida útil y reducir las posibles incidencias; cuanto más agresiva es la descarga, menor número de ciclos soporta la batería y más probable será sufrir averías.
En el caso de la tecnología ion-litio se puede descargar la batería hasta un 80-100%, es decir, casi toda su capacidad es usable, en cambio, las baterías de plomo-ácido solo pueden vaciarse a un 40-60%, quedando la mitad de su capacidad total desperdiciada.
Por último, es importante considerar la vida útil de cada tecnología, que en el caso de la baterías de plomo-ácido es de unos 1000-3000 ciclos de carga / descarga (de 2 a 8 años de uso diario) y en el de las de iones de litio de unos 6000 ciclos (unos 16 años de uso diario).
Cabe aclarar que la vida útil de las baterías normalmente se considera que ha finalizado cuando la capacidad disminuye un 20% respecto los valores de fábrica, es decir, la batería aún sigue siendo usable pero dispondrá de menor capacidad.
| Ejemplo de marca / modelo | Garantía de producto | Vida útil |
|---|---|---|
| BYD / LVL (ion-litio) | 10 años | > 6000 ciclos |
| Hoppecke / OPzS (plomo-ácido) | 3 años | < 3000 ciclos |
Una vez expuestos y explicados todos estos aspectos se puede obtener un coste ponderado por [Wh] que permita comparar adecuadamente el precio de cada batería por capacidad usable y vida útil estimada:
Coste ponderado = Coste real por [Wh] útil / Vida útil ≡ [€ / (Wh-útil x año)]
Coste real por [Wh] útil = Coste bruto o total / (Profundidad de descarga máxima x Rendimiento)
Coste ponderado | ion-litio → 0,350 / (0,900 x 0,925 x 16) = 0,026 [€ / (Wh-útil x año)]
Coste ponderado | plomo-ácido → 0,120 / (0,500 x 0,850 x 5) = 0,056 [€ / (Wh-útil x año)]
| Parámetro | Ión-litio | Plomo-ácido |
|---|---|---|
| Coste bruto o total | 0,30 – 0,40 [€/Wh] | 0,08 – 0,16 [€/Wh] |
| Profundidad de descarga | 80-100% | 40-60% |
| Rendimiento | 90-95% | 80-90% |
| Vida útil | 16 años | 2-8 años |
| Coste real por [Wh] útil | ~ 0,416 [€ / Wh-útil] | ~ 0,280 [€ / Wh-útil] |
| Coste ponderado | ~ 0,026 [€ / (Wh-útil x año)] | ~ 0,056 [€ / (Wh-útil x año)] |
CONCLUSIONES FINALES
Como se puede observar en la anterior tabla, los costes de la tecnología ión-litio son muy inferiores a largo plazo (46% de ahorro) a pesar de requerir una desembolso inicial mucho mayor (+ 50%), por lo que suponen una inversión mucho más rentable.
Además, cabe remarcar que los recambios de las baterías de plomo-ácido suponen un coste considerable en mano de obra; lo mismo ocurre con las labores de mantenimiento a las que normalmente se deben someter para asegurar su correcto funcionamiento, de las cuales las baterías de iones de litio están exentas.
Por todas estas razones actualmente solo se recomienda utilizar baterías de plomo-ácido en emplazamientos de uso puntual, como por ejemplo casas vacacionales, ya que en estos casos los acumuladores no realizan apenas ciclos de carga-descarga y por lo tanto su vida útil en años aumenta drásticamente. Su uso también es adecuado para pequeñas cargas como iluminación, neveras y aparatos electrónicos.