Maximice su inversión: La guía esencial sobre los ciclos de carga y la vida útil de la batería

¿Alguna vez te ha pasado que, tras unos años de uso, la batería de tu teléfono se vuelve cada vez más ineficiente, bajando del 100 % a la mitad de su capacidad en poco tiempo? ¿O que, tras unos años conduciendo un vehículo eléctrico, su autonomía disminuye notablemente, requiriendo recargas más frecuentes?

Las baterías de almacenamiento de energía, ya sea para grandes plantas de energía que respaldan la red o para sistemas residenciales que protegen los hogares, no son una excepción a este proceso de "envejecimiento".

Para proyectos de almacenamiento de energía comerciales e industriales con inversiones millonarias, o para sistemas de almacenamiento de energía domésticos que se espera que duren más de una década, una pregunta crucial es: ¿cuántos ciclos de carga y descarga puede soportar realmente esta batería?

¿Qué es el ciclo de vida?

El ciclo de vida, en términos simples, es la cantidad de ciclos completos que puede experimentar una batería desde la carga completa hasta la descarga completa antes de "desactivarse".

En este contexto, "retirada" suele referirse a la disminución de su capacidad útil hasta un cierto porcentaje de su capacidad inicial, como el 80 % o el 70 %. Por ejemplo, si una batería nueva puede almacenar 10 kWh y, tras repetidos ciclos de carga y descarga, solo puede almacenar 8 kWh, se considera que ha alcanzado el final de su vida útil, que suele rondar el 80 %.

Comprender el ciclo de vida es crucial por dos razones:

Calcula un "ciclo completo de carga-descarga", no simplemente "el número de cargas".

Por ejemplo, cargar una batería al 50 % y luego descargarla representa medio ciclo. Cargarla al 50 % de nuevo y descargarla al 50 % completa un ciclo completo. Si este ciclo completo de carga a descarga, o el rendimiento energético equivalente, se produce diariamente, el valor del ciclo de vida corresponde directamente al número teórico de años de uso.

El estándar para la “jubilación” varía dependiendo del escenario.

Almacenamiento de energía comercial e industrial Tiene requisitos de alto rendimiento, que generalmente definen su vida útil como una pérdida de capacidad del 80 %. Los requisitos de almacenamiento de energía residencial pueden ser ligeramente más flexibles, a veces incluso del 70 %. Esta norma determina directamente el valor del ciclo de vida nominal.

¿Qué importancia tiene el ciclo de vida?

El ciclo de vida es mucho más que un mero parámetro técnico: afecta profundamente el valor económico y la experiencia del usuario de los sistemas de almacenamiento de energía:

Para usuarios comerciales e industriales: es el sustento del retorno de la inversión.

El modelo de rentabilidad principal del almacenamiento de energía comercial e industrial es el arbitraje de precios pico-valle: cargar durante las horas valle, cuando los precios de la electricidad son bajos, y descargar durante las horas punta, cuando los precios son altos. La vida útil del ciclo determina directamente la duración de este juego de comprar barato y vender caro.

Por ejemplo: una central de almacenamiento de energía realiza un ciclo completo de carga y descarga por día.

Si se utiliza una batería de fosfato de hierro y litio con una vida útil de 6000 ciclos, teóricamente puede funcionar durante unos 16 años (6000 ciclos ÷ 365 días ≈ 16,4 años).

Sin embargo, si en el uso real, las altas temperaturas o el funcionamiento inadecuado acortan la vida útil a 4000 ciclos, la vida útil teórica cae drásticamente a aproximadamente 11 años.

Esto significa que el tiempo necesario para recuperar la inversión y obtener ganancias se acorta significativamente, pudiendo afectar incluso la viabilidad de todo el proyecto.

Un ciclo de vida más largo significa ganar más con las diferencias de precios entre picos y valles a lo largo de toda su vida útil.

Para usuarios residenciales: Afecta la tranquilidad respecto del uso diario de electricidad.

Almacenamiento de energía residencial Los usuarios buscan el autoconsumo, un mejor uso de la electricidad ecológica y energía de respaldo para emergencias. A medida que la capacidad de la batería se degrada con el aumento del número de ciclos, la consecuencia más directa es una reducción en la capacidad de almacenamiento de energía.

Por ejemplo, un sistema nuevo podría almacenar 10 kWh, suficientes para cubrir las necesidades eléctricas nocturnas. Tras unos años, con la capacidad reducida a solo 7 kWh, podría no ser suficiente para cubrir todas las necesidades eléctricas nocturnas, lo que requeriría compras adicionales de electricidad de la red, lo que reduciría la independencia y la eficiencia económica. La degradación de la capacidad también implica una menor autonomía durante los cortes de energía.

Relación central: ciclo de vida y costo nivelado de energía (LCOE).

Este es el criterio de referencia para evaluar la rentabilidad del almacenamiento de energía. En pocas palabras, el LCOE es el coste promedio de la energía liberada durante toda la vida útil del sistema de baterías (costo del equipo + instalación, mantenimiento + coste de reemplazo) sobre la cantidad total de electricidad que puede liberar.

Claramente, cuanto más largo sea el ciclo de vida, más electricidad total podrá liberar la batería y menor será el costo promedio por kWh.

Una batería con una vida útil de 10 000 ciclos suele tener el doble de capacidad de descarga total que una batería con una vida útil de 5000 ciclos. Aunque el precio inicial de compra sea ligeramente superior, su coste por kilovatio-hora puede ser menor, lo que la hace más rentable a largo plazo.

Diferentes baterías, diferentes duraciones de vida

El batería de almacenamiento de energía La familia está compuesta por muchos miembros, cada uno con ciclos de vida significativamente diferentes, lo que requiere una selección personalizada:

Baterías de fosfato de hierro y litio (LFP): Actualmente, son la opción preferida para el almacenamiento de energía industrial, comercial y residencial. Una de sus mayores ventajas es su ciclo de vida ultralargo, que generalmente supera los 3000 ciclos, con diseños de baterías de alta calidad que incluso alcanzan entre 8000 y 10 000 ciclos. Sumado a su alta seguridad y costo relativamente bajo, las convierte en la opción preferida para escenarios que requieren un funcionamiento estable a largo plazo y una alta frecuencia de carga y descarga (como el arbitraje diario de pico-valle en el almacenamiento de energía industrial y comercial).

Baterías de litio ternarias: Mayor densidad energética, lo que significa que pueden almacenar más energía con el mismo volumen o peso, y se utilizan a menudo en aplicaciones sensibles al espacio y al peso (como vehículos eléctricos y algunos sistemas de almacenamiento de energía residencial de alta gama). Sin embargo, su ciclo de vida suele ser inferior al de las baterías de plomo-ácido (LFP), generalmente entre 1000 y 3000 ciclos. Esto significa que son relativamente menos competitivos en entornos de almacenamiento de energía estacionarios que requieren una larga vida útil y un alto número de ciclos.

Baterías de plomo-ácido : Una tecnología tradicional con el menor costo, pero con importantes inconvenientes: una vida útil muy corta, típicamente de entre 300 y 500 ciclos. Esto implica la necesidad de reemplazar las baterías con frecuencia, lo cual no solo resulta inconveniente, sino también costoso a largo plazo. Están siendo reemplazadas rápidamente por... baterías de litio en almacenamiento de energía estacionario, utilizado principalmente en escenarios de respaldo específicos o sensibles a los costos.

Baterías de flujo: Las baterías de flujo redox de vanadio, como las baterías de flujo redox íntegramente de vanadio, son candidatas potenciales para el almacenamiento de energía a largo plazo superior a 4 horas. Su principal ventaja reside en su ciclo de vida ultralargo, que generalmente supera los 10 000 ciclos e incluso los 15 000. El principio es que sus materiales activos se almacenan en un tanque de electrolito externo, lo que minimiza el desgaste de los electrodos durante la carga y la descarga. Sin embargo, sus desventajas también son evidentes: baja densidad energética (sistema de gran tamaño), elevado coste inicial y complejidad del sistema. Son más adecuadas para necesidades de almacenamiento de energía a gran escala y a muy largo plazo en la red eléctrica.