¿Alguna vez se preguntó cómo se almacenan las energías renovables, como la solar, la eólica y la hidroeléctrica? Una batería de ciclo profundo que permite una descarga y recarga constantes para mantener y optimizar su rendimiento, así como su vida útil, es actualmente la opción más reconocida y utilizada para almacenar estas energías.
La principal característica que distingue a las baterías de ciclo profundo de otras opciones de almacenamiento de energía es su capacidad para sufrir una descarga profunda antes de requerir una recarga. Básicamente, todas las baterías de ciclo profundo deben tener una profundidad de descarga superior al 80 %. Aprovechando las tendencias e intereses mundiales en energía renovable, descubramos cómo elegir las baterías de ciclo profundo adecuadas para una transición renovable más eficiente.
Índice del contenido
Introducción a las baterías de ciclo profundo
Guía para elegir una batería de ciclo profundo
Tipos populares de baterías de ciclo profundo
Adoptar el almacenamiento de energía verde
Introducción a las baterías de ciclo profundo
Tipos de baterías de ciclo profundo
- Baterías de plomo ácido
Para comprender mejor los tipos de baterías de ciclo profundo disponibles en el mercado ahora, veamos primero cada uno de sus cronogramas de desarrollo. Las baterías de plomo ácido inundadas se reconocen generalmente como el tipo más antiguo de baterías de ciclo profundo de la historia y su fundación se remonta a los Los 1880s. Se llama "inundado" en línea con el electrolito completamente sumergido debajo de sus electrodos o placas.
Le siguió la invención de la moderna batería sellada de gel de plomo-ácido en 1934, también conocida como batería de plomo-ácido regulada por válvula (VRLA). Obtuvo sus nombres "sellado" y "regulado por válvula" de la estructura sellada y las válvulas de liberación de presión que evitan que el gas se escape. Otra subcategoría de la batería VRLA: la batería de estera de fibra de vidrio absorbida (AGM) Luego se anunció oficialmente en 1972.
Las principales diferencias entre una batería de plomo-ácido sellada y una batería de plomo-ácido inundada, como su nombre indica, se encuentran en las cubiertas superiores "selladas" entre ellas. Las baterías selladas están libres de posibles problemas de fugas de ácido en vista de su diseño de sellado superior, incluso si se vuelcan o emiten gas cuando se cargan. Por otro lado, las baterías de plomo ácido inundadas no están selladas y siempre cuentan con tapas extraíbles para recargar con agua destilada.
Esto es necesario porque el proceso de recombinación de gas a líquido no ocurre internamente en las baterías inundadas, sino que los gases se expulsan al exterior. Como resultado, las baterías de plomo-ácido inundadas requieren un mantenimiento periódico rellenando el agua destilada, que es esencial para que el nivel de electrolito vuelva al nivel deseado a medida que los gases generados durante el proceso de carga se liberan a la atmósfera.
- Baterías de litio vs baterías de plomo-ácido
En cualquier caso, no importa cuán distintivas puedan ser las tres subcategorías de baterías de plomo-ácido, después de todo, aún se encuentran dentro de la misma categoría que las baterías de plomo-ácido. Por lo tanto, las cualidades verdaderamente subversivas de las baterías de ciclo profundo solo pueden amplificarse en comparación con el tipo más nuevo de batería de ciclo profundo: la batería de litio. Estas son algunas de las principales distinciones entre ellos:
- Diferentes electrolitos: El electrolito de una batería de gel es un gel, mientras que el electrolito de las baterías de litio es un electrolito orgánico líquido no acuoso. Dado que las soluciones no acuosas utilizan solo disolventes que no son a base de agua, tienen un menor grado de disociación y, por lo tanto, son generalmente más estables en comparación con la solución acuosa, como el electrolito en gel.
- El principio de funcionamiento: Para las baterías de litio, los iones de litio producidos por el electrodo positivo durante el proceso de carga se transportan a través del electrolito al electrodo negativo. La capacidad de carga aumenta a medida que entran más iones de litio en el electrodo negativo. Esto significa un se hace posible una mayor capacidad de carga incorporando más iones de litio.
- Seguridad: Los diferentes materiales utilizados en las baterías de litio tienen diferentes niveles de seguridad. Por el contrario, las baterías de gel, al ser una tecnología más madura y con una larga trayectoria, aportan un mayor nivel de seguridad que las baterías de litio.
- La vida de servicio: Las baterías de fosfato de hierro y litio tienen una vida útil más larga y se pueden cargar alrededor de 1500 veces sin experimentar efectos de memoria. Conserva aproximadamente el 85% de su capacidad de almacenamiento inicial después de 1500 veces. En cambio, la batería de gel solo es capaz de retener memoria hasta 500 cargas.
- Eficiencia y rendimiento: Las baterías de plomo ácido con electrolitos coloidales también se denominan baterías coloidales. Por lo general, tienen una autodescarga baja y, por lo tanto, son propicios para el almacenamiento a largo plazo. Su rendimiento de descarga alta y profunda ayuda a mejorar la capacidad de recuperación de descarga profunda y sobredescarga, la tasa de utilización y la capacidad de descarga de los materiales activos.
- Ecologicamente amigable: Las baterías de litio no emiten ningún contaminante, mientras que las baterías coloidales sí lo hacen.
El potencial comercial de las baterías de ciclo profundo
Al evaluar el potencial de mercado de las baterías de ciclo profundo, podemos mirarlo desde la perspectiva de la predicción del crecimiento del propio mercado, que según una predicción a corto plazo entre 2022 y 2025, debería llegó a US$ 2.41 mil millones.
Por otro lado, dado que el uso de baterías de ciclo profundo ahora está estrechamente relacionado con el crecimiento de energía renovable , tiene sentido obtener más información sobre la viabilidad comercial de las baterías de ciclo profundo desde la perspectiva del desarrollo exponencial de las energías renovables, como la energía solar y la energía eólica.
Se espera que el mercado de la energía solar, por ejemplo, crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta constante. (TCAC) del 7.2% de 2022 a 2030 y se prevé que alcance la asombrosa cifra de 368.63 2030 millones de USD en XNUMX. Al mismo tiempo, se prevé que el mercado de la energía eólica se expanda a un ritmo aún más fuerte. CAGR de 9.5% hasta 2030 y pasar del valor estimado de US$ 77.77 mil millones el año pasado a US$ 174.75 mil millones en 2030.
Guías para elegir una batería de ciclo profundo
Precio
Las baterías de ciclo profundo vienen con diversos precios. Al igual que con cualquier otro proceso de abastecimiento de productos, la decisión presupuestaria debe estar estrechamente alineada con el público objetivo y el mercado objetivo. Las baterías de plomo ácido inundadas, por ejemplo, suelen tener un precio de alrededor de US$ 100 y pueden ser el tipo de batería de ciclo profundo más económico para cualquier mayorista que desee ser el líder en precios.
Mientras tanto, las baterías AGM normalmente vienen con mejores ofertas que sus otras contrapartes VRLA: las baterías de gel. Las baterías AGM con menor capacidad pueden costar alrededor de US$ 80-100, mientras que las de mayor capacidad pueden costar fácilmente más de US$ 500 o más. Y, por supuesto, las baterías de litio, como la tecnología más nueva con una vida útil mucho más larga, suelen tener el precio cotizado más alto. De hecho, es común encontrar costos de baterías de litio a un nivel de precio bajo de cuatro dígitos.
Capacidad de la batería
La capacidad de la batería, a menudo etiquetada en las especificaciones como capacidad nominal, se refiere a la medida de la energía total que se puede almacenar en una batería, por lo tanto, naturalmente, se requiere una batería adicional para soportar una carga mayor para ciertos aparatos que requieren horas de funcionamiento extendidas. La capacidad de la batería se mide en amperios-hora, lo que representa la cantidad de corriente que se puede enviar durante un período de tiempo específico.
Sin embargo, el marco de tiempo específico aquí está determinado por el calificación C, que es la velocidad a la que se carga o descarga una batería. La calificación C generalmente varía de 0.05 C o C/20 (lo que significa 20 horas) a 5 C (lo que significa 12 minutos). Para determinar la capacidad de la batería en amperios por hora de una batería de ciclo profundo, simplemente se necesita comprender la capacidad total de la batería y dividirla por la tasa c aplicable, como se muestra en los siguientes ejemplos de cálculo:
Muestra A:
Capacidad de la batería = 100 amperios-hora (Ah); Tasa c típica = C/20 (20 horas)
Por lo tanto, la capacidad de la batería por hora es 100/20 = 5 amperios de capacidad durante un período de 20 horas.
Muestra B:
Capacidad de la batería = 100 amperios-hora (Ah); Velocidad c más rápida = 5C (12 minutos)
Por lo tanto, la capacidad de la batería por hora es 100/0.2 = ¡500 amperios de capacidad durante 12 minutos!
Afortunadamente, Internet ha permitido una vida mucho más fácil para cualquiera que prefiera reservar las tareas matemáticas estándar para la informática. Siempre que conozca la capacidad de la batería y la especificación de calificación c, simplemente ingrese los detalles en un calculadora de calificación c en línea y obtendrá una idea de cuánta capacidad puede generar una batería por hora o, a la inversa, cuánto tiempo necesita la batería para descargarse por completo.
Profundidad de descarga y ciclo de vida
La profundidad de descarga (DoD) es una especificación importante para el funcionamiento de las baterías recargables. Por lo general, se mide en porcentaje para indicar la capacidad útil real de la batería. En otras palabras, cuanto mayor sea el porcentaje de profundidad de descarga, más tiempo puede funcionar una batería antes de que se requiera la próxima recarga. Aunque estrechamente relacionada, la capacidad total de la batería mide la energía total disponible cuando está completamente cargada, mientras que la profundidad de descarga determina la cantidad máxima de energía que se puede usar de manera segura para prolongar la vida útil de la batería.
La profundidad de descarga también viene con una relación directamente inversamente proporcional con el ciclo de vida de la batería: los ciclos totales de carga y descarga de una batería antes de una disminución en el rendimiento. Esto significa que una batería tendrá menos ciclo de vida a medida que aumente su porcentaje de profundidad de descarga y la frecuencia de carga.
Por ejemplo, como se muestra en este diagrama de trabajo de investigación aquí, hay una relación directa inversamente proporcional entre el ciclo de vida de varios tipos de baterías. Según se informa, las baterías de ácido de plomo inundadas pueden lograr una vida útil de alrededor de 4300 ciclos a una tasa de profundidad de descarga del 50%, pero tienen una vida útil de alrededor de 1000 ciclos menor si se descargan a una tasa de profundidad de descarga del 70%. La vida útil de una batería de ciclo profundo claramente se acorta con cada porcentaje DoD creciente.
Dado que el ciclo de vida de las baterías de ciclo profundo difiere significativamente según las tecnologías, es útil comprender la profundidad de descarga recomendada para cada tipo de batería de ciclo profundo. Sin embargo, es importante conocer las diferencias entre la tasa DoD máxima que una batería de ciclo profundo es capaz de alcanzar en comparación con la tasa DoD recomendada.
Si bien la mayoría de las baterías de ciclo profundo pueden descargarse más del 50 % o incluso hasta un 80-100 %, es posible que no puedan durar mucho tiempo o funcionar al máximo con una tasa de DoD demasiado alta. La tasa DoD recomendada para baterías de ácido de plomo inundadas, por ejemplo, es del 50 %, mientras que, para baterías AGM y de litio, las tasas recomendadas oscilan entre el 50 % y el 75 %.
Otros
Además de las principales consideraciones de especificaciones enumeradas anteriormente, algunos otros factores que las personas suelen tener en cuenta incluyen el tamaño y el peso de las baterías, que son particularmente importantes si están destinadas a la instalación en vehículos recreativos (RV), ya que puede haber espacio restricciones, así como las preocupaciones de carga máxima.
El problema de compatibilidad, por otro lado, es fundamental cuando se trata de las especificaciones de clasificación de voltaje. Todos los dispositivos funcionan con un cierto voltaje fijo y, de manera similar, se requieren tasas de voltaje proporcionales para que funcionen los dispositivos apropiados. La mayoría de los vehículos recreativos funcionan con 12 voltios y en consecuencia, la mayoría de las baterías de ciclo profundo admiten 12 voltios, aunque las baterías con 24 voltios o 36 voltios también son comunes.
La durabilidad de una batería de ciclo profundo es otra preocupación común, que a menudo se refleja en su tolerancia a varias temperaturas extremas, para permanecer estable en su suministro de energía a pesar de los diferentes cambios de temperatura.
Tipos populares de baterías de ciclo profundo
Plomo-ácido inundado
Como una batería de ciclo profundo con la historia más larga, las baterías de plomo-ácido inundadas generalmente son bien recibidas a pesar de su requisito de mantenimiento regular. De hecho, son bien reconocidos como los Baterías más utilizadas para automóviles. y camiones, y según expertos su agua destilada rutina de recarga, puede que no sea tan preocupante para los propietarios de automóviles después de todo.
La probada fiabilidad y larga vida útil en vista de su rejillas gruesas de aleación de antimonio, en comparación con las típicas rejillas de aleación de calcio de las baterías VRLA, son algunas de las características que hacen que las baterías de plomo ácido inundadas sean populares.
Sin embargo, el hecho de que tengan los precios más económicos entre todos los tipos de baterías de ciclo profundo puede ser el principal atractivo para la mayoría. Por ejemplo, uno puede obtener un Al por mayor batería de plomo ácido inundada con potencia suficiente para montacargas y otros vehículos eléctricos pequeños por menos de US$ 50.
Mientras tanto, para baterías de plomo ácido inundadas aptas para energía solar o almacenamiento de energía eólica, como el que se muestra en la imagen a continuación, los precios oscilan entre US$ 80 a US$ 100+ por cualquier pedidos al por mayor a granel.
AGM
Las baterías AGM son el tipo más popular de baterías VRLA debido a su nivel de precio rentable y su ventaja de seguridad mejorada en comparación con las baterías de gel. A diferencia de las baterías de gel de ciclo profundo con electrolitos suspendidos en la carcasa de la batería mediante pasta de gel, las baterías AGM retienen el electrolito por completo en la malla de fibra de vidrio, lo que aumenta considerablemente su característica de seguridad a prueba de fugas.
El hecho de que las baterías AGM puedan soportar una mayor capacidad y aun así venir con menor resistencia interna es otra razón que las hace preferibles a otras baterías de plomo-ácido, específicamente para aplicaciones de carga pesada que requieren una carga rápida, como vehículos de camping y recreativos.
La asequibilidad de las baterías AGM es especialmente evidente para aquellas que son adecuadas para vehículos eléctricos ligeros como este. Batería AGM de 75Ah ideal para una e-bike u otro Batería AGM de 120Ah de capacidad que es similar a la que se muestra en la siguiente imagen:
Baterías AGM para almacenamiento de energía solar o vehículos recreativos, por otro lado, normalmente obtienen un precio más alto dada su capacidad mucho mayor. Algunos pueden fácilmente cuesta más de US$ 250 incluso a nivel de pedidos al por mayor al por mayor. Sin embargo, también hay algunos de menor capacidad. Baterías AGM para almacenamiento de energía solar que parten de 75Ah y por lo tanto se ofrecen a un precio mayorista mucho más bajo.
A base de litio
En comparación con todos los demás tipos de baterías de ciclo profundo, el desarrollo de las baterías de litio, que establecieron oficialmente su nombre con la invención de baterías de iones de litio en 1985, todavía está en pañales. Sin embargo, como el último invento entre la familia de baterías de ciclo profundo, las baterías de litio a menudo son elogiadas como el mejor tipo de batería de ciclo profundo.
Y no es casualidad que las baterías de litio se perciban de esta manera. Desde la calificación c hasta el ciclo de vida, la profundidad de descarga e incluso la densidad de energía, que mide cuánta energía puede almacenar una batería dado su tamaño o peso, todos los hallazgos sugieren que Las baterías de litio funcionan mejor que otras baterías de ciclo profundo. Sin embargo, las baterías a base de litio normalmente no presentan problemas y son significativamente más livianas cuando se trata de problemas de peso y efecto memoria.
A pesar de su popularidad enormemente creciente, la principal desventaja probablemente siga siendo su precio bastante más alto, aunque se prevé que se reducirá drásticamente en un futuro próximo. A nivel de pedidos al por mayor a granel, un Batería de iones de litio de 12v de 100Ah, por ejemplo, aún puede costar alrededor de US$ 150 por pieza.
Al mismo tiempo, un solo Batería de iones de litio OEM 12v con 50Ah puede costar al menos otros US$ 100 adicionales. A batería de litio de gama alta adecuado para el almacenamiento de energía solar, por otro lado, viene con un precio inicial mínimo de US$ 1500 incluso con pedidos al por mayor. Un enfoque más equilibrado que un mayorista puede adoptar para hacer frente a estos diversos niveles de costos es trabajar con un fabricante personalizado de baterías de litio para calcular un voltaje específico y personalizado para aplicaciones específicas.
Adoptar el almacenamiento de energía verde
La popularidad del uso de energía verde estimuló sus necesidades de almacenamiento. Las baterías de ciclo profundo son la respuesta para abordar estas necesidades apremiantes de almacenamiento. Las baterías de plomo-ácido y las baterías de litio son los dos tipos principales de baterías de ciclo profundo. Y sus decisiones de compra pueden basarse en el precio, la capacidad de la batería, la profundidad de descarga, el ciclo de vida y otros factores diversos, como el voltaje, la durabilidad, el tamaño y el peso. Las baterías inundadas de plomo-ácido, AGM y de litio son los tres tipos más populares de baterías de ciclo profundo en este momento. Dado que este es un tema muy amplio que implica la comprensión de múltiples especificaciones técnicas, se recomienda leer más artículos relacionados con baterías de ciclo profundo en Alibaba lee para más información.
