¿Qué son las Baterías de Almacenamiento?
Las baterías de almacenamiento son dispositivos que tienen la capacidad de almacenar electricidad en forma de energía química. Estas baterías se dividen en dos categorías principales: las baterías primarias, que son de un solo uso y no pueden recargarse, y las baterías secundarias, que pueden cargarse y descargarse repetidamente. En este contexto, nos referiremos a las baterías de almacenamiento como las baterías secundarias.
Es importante destacar que las baterías de almacenamiento están ganando relevancia no solo como fuentes de energía de respaldo, sino también como componentes esenciales para el almacenamiento de energía renovable. Además, se están utilizando cada vez más como una estrategia eficiente para reducir costos energéticos, como el aprovechamiento de la energía durante todo el día para nivelar su uso.
Usos de las Baterías de Almacenamiento
Las baterías de almacenamiento se utilizan en una amplia gama de aplicaciones domésticas e industriales.
En aplicaciones domésticas, pueden utilizarse junto con la generación de energía solar para ahorrar electricidad. Por ejemplo, la energía solar puede utilizarse durante el día y venderse si hay excedente. Aunque no se venda la electricidad, el excedente de energía generada durante el día y la energía barata a última hora de la noche pueden almacenarse en baterías de almacenamiento, y la energía almacenada puede utilizarse por la noche cuando el sol se ha puesto, con lo que se ahorra electricidad. Además, aunque se produzca un apagón debido a una catástrofe, la electricidad de las baterías de almacenamiento puede seguir utilizándose.
Para uso industrial, también se utilizan como fuentes de alimentación de reserva para alta potencia y como sistemas de alimentación ininterrumpida para instrumentación. La principal diferencia entre las aplicaciones industriales y las domésticas es la capacidad eléctrica.
Principios y Tipos de Baterías de Almacenamiento
El principio de funcionamiento de las baterías de almacenamiento difiere ligeramente de un tipo a otro, pero el mecanismo de extracción de electricidad mediante una reacción química sigue siendo el mismo. Las baterías de almacenamiento constan de un cátodo, un ánodo y un electrolito que ayuda a la reacción química entre el cátodo y el ánodo, y sus propiedades varían mucho en función de los materiales utilizados.
1. Baterías de Almacenamiento de Plomo y Ácido
Las baterías de plomo-ácido son las más antiguas de todas las baterías de almacenamiento y se utilizan principalmente en baterías de coche y fuentes de energía de reserva para emergencias. Utilizan dióxido de plomo como electrodo positivo, plomo como electrodo negativo y ácido sulfúrico diluido como electrolito. Son baratas, muy resistentes a las sobrecargas y tienen una vida útil muy larga, de unos 17 años. Por otro lado, su baja eficiencia energética en carga y descarga es una desventaja.
2. Pilas de Níquel-Hidruro Metálico
Estas baterías utilizan oxihidróxido de níquel para el electrodo positivo, una aleación de almacenamiento de hidrógeno para el electrodo negativo y una solución alcalina como el hidróxido de potasio para el electrolito. Antes de la llegada de las baterías de iones de litio, también se utilizaban como pilas para dispositivos móviles y aún se emplean en coches híbridos e instalaciones ferroviarias de almacenamiento en tierra. Se caracterizan por su resistencia a la sobredescarga y la sobrecarga y su capacidad para cargarse y descargarse rápidamente, pero su gran tasa de autodescarga y su corta vida útil, de unos 5-7 años, son sus desventajas.
3. Baterías de Iones de Litio
Estas baterías utilizan óxidos metálicos que contienen litio para el electrodo positivo, materiales de carbono para el electrodo negativo y electrolito orgánico para el electrolito. Se utilizan ampliamente como baterías para dispositivos electrónicos de uso cotidiano, como ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes, y en los últimos años también se han adoptado como baterías para vehículos eléctricos. Se caracterizan por su alta densidad energética y su rapidez de carga y descarga. Tienen una vida útil relativamente larga, de 6 a 10 años, pero su coste es superior al de otras baterías.
4. Baterías de Sodio-Azufre (NAS)
También conocidas como baterías NAS, estas baterías utilizan azufre como electrodo positivo, sodio como electrodo negativo y β-alúmina como electrolito, y se utilizan como fuentes de energía de reserva para instalaciones a gran escala, como fábricas. Se caracteriza por una autodescarga casi nula, una eficiencia de carga-descarga y una densidad energética excelentes, y una larga vida útil de hasta 15 años, por lo que está atrayendo una atención considerable como batería industrial. Además, cabe esperar una reducción de costes gracias a los abundantes recursos de materiales para electrodos. Sin embargo, la temperatura de funcionamiento es de 300°C, por lo que la alta temperatura debe mantenerse con un calentador, y el material del electrodo es un material peligroso, por lo que hay importantes problemas de seguridad.
También están surgiendo otras baterías nuevas, como las de flujo redox, en las que el depósito de electrolito y la pila de celdas pueden instalarse por separado.