Vamos a demostrar los motivos por los que una batería de litio sale más económica que una de plomo a lo largo de su vida útil
Las Baterías de Litio Revolucionan la Eficiencia y la Economía Energética. En la búsqueda constante por optimizar la eficiencia y la economía energética, las baterías de litio han emergido como una solución poderosa y accesible en comparación con sus contrapartes de plomo. A medida que examinamos a fondo esta revolucionaria tecnología, queda claro que las baterías de litio han superado a las baterías de plomo en múltiples aspectos, no solo en términos de costo, sino también en capacidad, eficiencia, ciclos de carga y descarga, peso, comportamiento en diferentes temperaturas y seguridad. Vamos a adentrarnos en algunos de estos aspectos para entender mejor el por qué al final de cuentas, sale más rentable instalar Litio que Plomo cuando de baterías hablamos.
Tabla de contenido
Motivos por los que el litio sale más barato que el plomo (hablando de baterías)
Una de las ventajas más destacadas de las baterías de litio es su capacidad utilizable excepcionalmente alta en comparación con las baterías de plomo. Por ejemplo, una batería de litio-hierro-fosfato de 100 Ah puede ser utilizada al máximo, aproximadamente unas 3000 veces. En contraste, una batería de plomo-ácido AGM de alta calidad de 100 Ah solo puede utilizar la mitad de su capacidad nominal, alrededor de 50 Ah, para lograr una duración de alrededor de 1000 ciclos. Esta diferencia se traduce en una necesidad de una batería de plomo de 200 Ah para equiparar la capacidad utilizable de una batería de litio de 100 Ah, debido a las restricciones en el uso diario de las baterías de plomo.
Eficiencia
La eficiencia también juega un papel fundamental en esta comparativa. Las baterías de litio exhiben una eficiencia excepcionalmente alta, con tasas de eficiencia de carga y descarga de alrededor del 98%, en contraste con las baterías de plomo que alcanzan entre el 85 y el 90%. Esta diferencia se traduce en una necesidad de una mayor capacidad de batería de plomo para igualar la cantidad de energía utilizable que ofrece una batería de litio, lo que a su vez impacta en la cantidad de paneles fotovoltaicos requeridos para generar energía comparable.
Ciclos de carga
Los ciclos de carga y descarga también son un terreno en el que las baterías de litio superan con creces a las baterías de plomo. Las baterías de litio pueden ofrecer hasta tres veces la duración de ciclo de vida en comparación con las baterías de plomo. Una batería AGM de alta calidad podría durar alrededor de 1000 ciclos con una profundidad de descarga del 50%, mientras que las baterías de litio pueden resistir alrededor de 3000 ciclos antes de degradarse significativamente. Esta durabilidad superior hace que las baterías de litio sean una inversión más rentable a lo largo del tiempo.
Peso
El peso también juega un papel crucial en la elección entre baterías de litio y plomo. Las baterías de litio son considerablemente más ligeras que sus contrapartes de plomo. Una batería de litio de 100 Ah pesa entre 13 y 15 kg, mientras que una batería AGM de 200 Ah puede llegar a pesar hasta 60 kg. Este ahorro de peso no solo tiene implicaciones en la eficiencia energética, sino que también puede reducir significativamente el consumo de combustible en aplicaciones móviles como autocaravanas.
Carga: baterías de plomo y baterías de litio, diferencias de eficiencia y cuidado
TLDR;
El proceso de carga también destaca las ventajas de las baterías de litio. Mientras que las baterías de plomo requieren cargadores de batería de múltiples etapas y una atención constante para evitar la sulfatación, las baterías de litio se pueden cargar de manera rápida y eficiente con corriente constante en aproximadamente dos horas (0.5C). Esto simplifica el proceso de carga y reduce la necesidad de monitoreo constante.
Métodos de Carga
La carga de las baterías juega un papel esencial en su rendimiento y longevidad, y aquí es donde las diferencias entre las baterías de plomo y las de litio se hacen evidentes, no solo en términos de eficiencia sino también en cuanto a los cuidados requeridos.
En el caso de las baterías de plomo-ácido, su proceso de carga es un tanto complejo y delicado, requiriendo un cargador de batería de varias etapas. Estos cargadores siguen un procedimiento que implica diferentes etapas de carga, como la carga principal, la carga de mantenimiento y la carga de compensación. Además, el voltaje de carga final es altamente dependiente de la temperatura interna de la batería. Para garantizar un óptimo desempeño y una vida útil prolongada, los cargadores de baterías de plomo suelen estar equipados con sensores de temperatura externos que se colocan en la parte superior de la batería. Además, es crucial cargar una batería de plomo por completo lo más pronto posible después de su descarga, ya que la sulfatación prematura podría comprometer su vida útil. Aunque es factible lograr una carga completa en sistemas solares en verano, por ejemplo, esta tarea se vuelve más difícil durante el invierno, lo que puede afectar negativamente la vida útil de la batería si no se cuenta con un cargador automático.
Es importante señalar que la carga completa de una batería de plomo, desde niveles inferiores a 11 V hasta alrededor de 13,5 V, puede llevar hasta 12 horas o incluso más. A medida que avanza el proceso de carga, la corriente disminuye progresivamente, lo que hace que el último 50% de carga tome considerablemente más tiempo en comparación con la primera mitad.
Mantener una batería de plomo en condiciones de carga saludables implica mantenerla entre el 50% y el 100% de su nivel de carga. Esto evita que la batería tenga que manejar grandes corrientes durante la carga, ya que en la etapa entre el 50% y el 100% la corriente requerida es menor. Aunque este enfoque prolonga la vida útil, puede llevar hasta 18 horas alcanzar el nivel de carga completa, momento en el cual la batería solo consume una pequeña cantidad de miliamperios. A pesar de esto, es esencial alcanzar regularmente la carga completa para prevenir la sulfatación y garantizar una vida útil aceptable.
En contraste, las baterías de litio presentan un proceso de carga mucho más eficiente y conveniente. Una batería de litio se puede cargar por completo en aproximadamente dos horas (esto es 0.5C), siempre y cuando el cargador tenga la potencia adecuada. Esta experiencia es familiar para muchos a través de sus dispositivos móviles, donde una carga constante y directa es suficiente. Las baterías LiFePO4 pueden cargarse con cargadores de plomo estándar de 12 V y voltajes de fin de carga entre 13,8 V y 14,6 V. Incluso un antiguo cargador de 13,8 V de la primera generación de baterías de gel puede ser utilizado para cargar una batería de litio, aunque solo llegará hasta el 90% de su capacidad sin causar daño – pero no es algo que recomendemos, siempre es bueno optar por el uso de un cargador especial para LiFePo4.
En aplicaciones prácticas, como en una autocaravana, esta facilidad de carga se traduce en ventajas significativas. Por ejemplo, el alternador del vehículo puede recargar rápidamente una batería de litio durante un breve viaje matutino, lo que minimiza el tiempo de inactividad y maximiza la disponibilidad de energía. Para optimizar aún más la carga, un amplificador de carga puede ser utilizado para suministrar una potencia de carga suficientemente alta desde el alternador, asegurando una carga rápida y eficiente tan pronto como el motor del vehículo se encienda.
Además, las baterías de litio duran más cuando se mantienen la mayor parte del tiempo parcialmente cargadas, lo que significa que una carga completa regular, como es requerida por las baterías de plomo, no es necesaria ni beneficiosa para prolongar la vida útil de las mismas. Incluso si una batería de litio no se utiliza durante largos períodos de tiempo, puede almacenarse a media carga, lo que permite su reutilización después de un año sin inconvenientes ni daños. En este sentido, las baterías de litio tienen la ventaja de ser menos exigentes en términos de mantenimiento, ofreciendo mayor flexibilidad y comodidad al usuario. Además, si la batería cuenta con monitoreo por Bluetooth, es recomendable realizar recargas ocasionales cada seis meses para compensar el consumo constante de energía por parte del dispositivo.
La Resiliencia de las baterías de plomo en el arranque y su desafío con cargas prolongadas
La capacidad de una batería de plomo-ácido para entregar una gran cantidad de electricidad en un corto período de tiempo, como en el arranque de un automóvil, es prácticamente insuperable. Durante estos momentos críticos, las baterías de plomo pueden proporcionar hasta 800 A durante breves segundos, lo que las convierte en una opción destacada para las aplicaciones de arranque de motores.
Dicho esto, las baterías de plomo tienen sus limitaciones cuando se enfrentan a un alto consumo de corriente durante un periodo de tiempo más prolongado. Si se exige un flujo continuo de electricidad, como en el caso de dispositivos que requieren una potencia constante durante un período más largo, la tensión de salida de una batería de 12 V puede disminuir rápidamente, llegando incluso por debajo de los 11 V.
Tomemos, por ejemplo, la conexión de un inversor con una potencia de corriente alterna de 1500 vatios para alimentar una máquina de café. Calculando el consumo, tendríamos 1500 W : 12 V = 130 A. Sumado a aproximadamente un 10% de pérdidas de conversión del inversor, esto totalizaría alrededor de 143 A de corriente que la batería debe proporcionar de manera continua.
En estas situaciones, una batería AGM de 200 Ah, incluso si está completamente cargada al 100%, pronto verá su voltaje caer por debajo de los 12 V en respuesta a una descarga continua de 143 A. Como resultado, el inversor se apaga debido a una subtensión. Sin embargo, este panorama cambia significativamente con las baterías LiFePO4. Estas baterías tienen la capacidad de suministrar una corriente continua de 150 A sin que el voltaje descienda por debajo de los 12 V, lo que garantiza un funcionamiento constante y estable incluso en cargas intensivas y prolongadas.
Esta distinción subraya la importancia de considerar el rendimiento y las capacidades específicas de cada tipo de batería en función de las aplicaciones previstas. Mientras que las baterías de plomo sobresalen en situaciones de arranque donde se requiere una explosión inicial de energía, su capacidad para mantener voltajes estables en cargas prolongadas es un desafío. En contraste, las baterías LiFePO4 demuestran ser más eficientes y confiables en tales escenarios, brindando un suministro constante de energía sin comprometer la integridad del voltaje.
Nota: Cabe destacar que no debemos usar baterías LiFePo4 para el arranque de motores por lo anteriormente expuesto.
Requisitos de Mantenimiento: Baterías de plomo vs. baterías de Litio, una diferencia notable
Cuando consideramos las necesidades de mantenimiento entre las baterías de plomo-ácido líquidas «abiertas» y las baterías de litio, surge una distinción fundamental que puede influir en la elección del sistema de almacenamiento de energía más adecuado para cada usuario.
Las baterías de plomo-ácido líquidas abiertas demandan un cuidadoso y constante mantenimiento. En cada ciclo de carga, estas baterías liberan vapor de agua que debe ser reemplazado mediante la adición de agua destilada. Esta rutina de inspección y reabastecimiento puede convertirse en un proceso laborioso y engorroso para los usuarios. En contraste, las baterías selladas, como las de tecnología AGM o GEL, presentan una ventaja innegable al no requerir ningún tipo de mantenimiento. Para estas baterías, el único requisito es monitorear el nivel de descarga, apuntando a no descender más allá del 50%, y asegurarse de recargarlas por completo después de cada ciclo. Esta complejidad en el mantenimiento representa una consideración crucial al evaluar las opciones disponibles.
Para mejorar aún más la eficiencia y la vida útil de las baterías de plomo, es común recomendar a los clientes la instalación de un monitor de batería. Al igual que el indicador de combustible en un automóvil, este monitor proporciona información esencial sobre la carga restante, la corriente de carga y descarga, así como el voltaje de la batería. Aunque esta solución proporciona un mayor control y conocimiento sobre el estado de la batería, también implica un costo adicional. Un sistema de monitoreo como el proporcionado por Victron, equipado con tecnología Bluetooth, puede tener un precio cercano a los 200 euros. Es importante destacar que este costo debe incluirse al comparar una inversión en baterías de plomo con la opción de baterías de litio, ya que esta última ofrece ventajas adicionales en términos de mantenimiento y facilidad de uso.
Sin embargo, es en el ámbito de las baterías de litio donde la diferencia se vuelve aún más pronunciada. Gracias a la incorporación de un sistema de gestión de batería (BMS) en cada unidad, las baterías de litio ofrecen una solución completamente libre de preocupaciones. El BMS actúa como un guardián, protegiendo la batería contra situaciones adversas como sobrecargas, sobretensiones y subtensiones. De esta manera, las baterías de litio se vuelven inherentemente seguras y capaces de autogestionarse, eliminando la necesidad de intervención humana constante.
La última generación de baterías LiFePO4, como las desarrolladas por PowerUrus, va un paso más allá al integrar sistemas de monitoreo de batería a través de tecnología Bluetooth. Estos sistemas brindan información en tiempo real cómo el estado de carga en porcentaje, pero también ofrecen una visión más profunda al mostrar al usuario el consumo actual de corriente y la potencia de carga disponible, temperatura de las celdas, voltaje de las celdas y la salud general de la batería. Esta interconexión de datos enriquece aún más la experiencia del usuario y refuerza la idea de que las baterías de litio son una solución de bajo mantenimiento y alta eficiencia en comparación con sus contrapartes de plomo.
Temperatura: Desempeño Extremo en Condiciones Extremas
La temperatura es un factor crítico que puede influir de manera significativa en el rendimiento y la durabilidad de las baterías, y aquí es donde las diferencias entre las baterías de plomo y litio se vuelven aún más evidentes, especialmente en condiciones extremadamente frías.
Las baterías de plomo muestran cierta capacidad para emitir altas corrientes en situaciones de bajas temperaturas durante un corto período. Esto significa que, incluso a temperaturas de hasta -40 °C, una batería de plomo podría tener la capacidad de arrancar un vehículo si el motor se pone en marcha de inmediato. Sin embargo, esta capacidad es efímera y no se sostiene en intentos repetidos de arranque en condiciones extremadamente frías. De hecho, a temperaturas tan bajas, la capacidad de una batería de plomo-ácido puede disminuir drásticamente, llegando a caer hasta un 15% de su capacidad nominal. Esto destaca la vulnerabilidad de las baterías de plomo en ambientes gélidos y subraya la importancia de un arranque rápido en esas circunstancias.
En contraste, las baterías de litio exhiben una resistencia mucho mayor a bajas temperaturas. Incluso en condiciones tan extremas como -40 °C, estas baterías aún mantienen aproximadamente el 80% de su capacidad total, lo que las convierte en una opción más confiable para aplicaciones en entornos gélidos. Sin embargo, es importante señalar que la mayoría de las baterías de litio fosfato de hierro (LiFePo4) no pueden cargarse a temperaturas bajo cero, lo que limita su funcionalidad en tales condiciones.
Seguridad
En términos de seguridad, las baterías de litio también superan a las de plomo. Las baterías de litio de última generación, cómo la PowerUrus LiFePo4 12V 200Ah, están equipadas con sistemas de gestión de batería (BMS) integrados que protegen la batería contra un uso incorrecto, como subtensión, sobretensión o sobrecarga. Además, estas baterías no emiten gases inflamables durante su uso, a diferencia de las baterías de plomo.
Impacto ambiental
Cuando se trata de amigabilidad ambiental, las baterías de plomo-ácido tienen una clasificación significativamente menor que las de litio-hierro. Esto se debe al hecho de que requieren cantidades mucho mayores de materia prima para el mismo nivel de almacenamiento de energía, resultando en un impacto mucho mayor en el medio ambiente durante el proceso de extracción de materia prima. Además, la industria de procesamiento de plomo utiliza grandes cantidades de energía, lo que a su vez provoca niveles más altos de contaminación. Sin embargo, es importante destacar que aunque el plomo es un compuesto químico extremadamente peligroso, el proceso de fabricación y los métodos de empaquetado minimizan los riesgos asociados para los seres humanos.
En el caso de las baterías de litio-hierro, su huella de carbono es significativamente menor, a pesar de provenir de la minería. Son más respetuosas con el medio ambiente que las opciones de plomo-ácido y níquel-cadmio. El mercurio, el plomo y el cadmio son metales pesados altamente tóxicos que se han utilizado en la fabricación de baterías durante décadas. La disposición ineficiente e incorrecta ha provocado un considerable daño ambiental a lo largo de los años.
Las baterías de litio-hierro (liFePo4) tienen un alto potencial de recuperabilidad y reciclabilidad, lo que las convierte en una opción ecológica digna de consideración. Además, su proceso de fabricación y eliminación adecuada puede contribuir significativamente a la reducción de la contaminación y el impacto ambiental en comparación con las baterías de plomo-ácido y níquel-cadmio. Su contribución al cuidado del medio ambiente y la salud humana es innegable en un mundo que busca soluciones sostenibles y responsables.
Propósito: ¿Cuándo usar plomo y cuando litio?
Si necesitas instalar un sistema de respaldo de batería en casa, en tu tienda o en tu lugar de trabajo, tanto las baterías de plomo-ácido como las de litio-hierro son alternativas efectivas, eficientes y rentables a los generadores de energía a gasolina tradicionales. Considerando las numerosas ventajas, como una vida útil más larga, mayor eficiencia, menor impacto ambiental, mayor seguridad de uso, mayor densidad de energía, tasas de carga más rápidas y mayor profundidad de descarga, de la tecnología de litio-hierro, tiene más sentido optar por ella para tus necesidades de almacenamiento de energía.
Para otros usos cómo en situaciones donde se requiera un pico instantáneo de potencia muy elevado, sigue siendo aoconsejable el uso de baterías de plomo al menos de momento.
Conclusión
A medida que exploramos estas diferencias y ventajas, se vuelve claro que las baterías de plomo están siendo relegadas a aplicaciones específicas, como arranque de vehículos y carretillas elevadoras, mientras que las baterías de litio están emergiendo como la opción preferida para una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas solares hasta almacenamiento de energía en el hogar. La tecnología de litio ha demostrado su superioridad en términos de eficiencia, durabilidad, seguridad y facilidad de uso, estableciéndose como la elección lógica para aquellos que buscan optimizar su consumo de energía y reducir costos a lo largo del tiempo.
Deja una respuesta