La tecnología de almacenamiento de energía se está convirtiendo en una necesidad para muchos sistemas de suministro de energía eléctrica. Las baterías de flujo ofrecen ventajas comerciales sobre otros sistemas de almacenamiento de energía debido a las eficiencias inherentes y los ciclos de vida disponibles que no existen con otras tecnologías de almacenamiento de energía.
StorEn está desarrollando una suite revolucionaria de productos que pueden almacenar y suministrar grandes cantidades de electricidad de manera económica, con larga vida útil y bajos costos de mantenimiento. Su sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés) basado en una batería de flujo patentada es especialmente beneficioso para proveedores de energía renovable, servicios públicos y usuarios finales industriales como proveedores de servicios de telecomunicaciones. Esta tecnología ofrece a estas industrias la capacidad de almacenar electricidad a gran escala y utilizarla según sea necesario, de manera rentable. A diferencia de otras tecnologías de baterías, el ESS de StorEn no pierde capacidad después de miles de ciclos de carga y descarga.
Descripción del sistema de baterías de flujo de vanadio de StorEn
¿Qué es una batería de flujo de vanadio? Es un tipo de batería recargable en la que la energía se almacena químicamente en electrolitos líquidos. A diferencia de las baterías convencionales que almacenan sus materiales reactivos dentro de las celdas, una batería de flujo almacena el electrolito en tanques. El electrolito se bombea a través de las celdas y la energía eléctrica se genera mediante una reacción química que ocurre cuando el electrolito pasa a través del conjunto de celdas. Luego, el líquido regresa a los tanques.
En una batería de flujo de vanadio, hay dos electrolitos, uno cargado positivamente y otro cargado negativamente. Esta tecnología aprovecha la capacidad natural del vanadio para existir en cuatro estados de oxidación diferentes. Cada tanque de electrolito contiene vanadio en un par redox diferente. Los dos electrolitos no se mezclan, sino que se separan en el conjunto de celdas por una membrana extremadamente delgada que solo permite el flujo de iones seleccionados.
En las celdas también hay electrodos de carbono muy estables, fabricados mediante un proceso y una formulación patentados, donde se lleva a cabo la transferencia de energía química a energía eléctrica. Las reacciones solo implican el cambio de estado de oxidación del pentóxido de vanadio y los electrodos no cambian física ni químicamente.
Además, la presencia de vanadio en ambos tanques de electrolito no produce contaminación cruzada de las especies metálicas, como ocurre con otras tecnologías que utilizan metales diferentes.
Por lo tanto, se pueden realizar un gran número de ciclos de carga y descarga, más de 20,000 ciclos, sin ninguna disminución significativa de la capacidad.
En general, las celdas se agrupan en bloques conocidos como conjuntos de celdas. En cada conjunto, las celdas se conectan eléctricamente en serie mediante placas bipolares, es decir, placas conductoras que tienen electrolito positivo en un lado y negativo en el otro. Por lo tanto, el voltaje del conjunto es la suma del voltaje de las celdas individuales. Un conjunto de diez celdas tiene diez veces el voltaje de una sola celda.
Las baterías convencionales se pueden agrupar en serie y se conocen como una cadena de baterías. La energía de una cadena de baterías está limitada por la batería (celda) de menor calidad. Sin embargo, cada celda de una batería de flujo es prácticamente idéntica porque comparten los mismos electrolitos. Por lo tanto, las baterías de flujo no sufren la misma limitación intrínseca.
La potencia del conjunto (en kW) también es la suma de la potencia de cada celda. La potencia de cada celda está determinada por la química de la batería, la temperatura y las dimensiones de la celda, así como por otros parámetros. Sin embargo, la energía (en kWh) de la batería está dictada por la cantidad de electrolito presente en los tanques. Con más electrolito (energía), la batería podrá proporcionar la misma cantidad de energía durante períodos más largos. Prácticamente no hay límite superior para la relación energía-potencia de una batería de flujo.
Las baterías de flujo son únicas en su capacidad de especificar de manera independiente la energía y la potencia para satisfacer las demandas de cualquier aplicación en particular.
Aplicaciones beneficiadas por el sistema de baterías de flujo de StorEn Tech
Las aplicaciones de telecomunicaciones son uno de los principales campos que se beneficiarán del sistema de baterías de flujo de StorEn. La compañía apunta a situaciones tanto en redes eléctricas conectadas, como en situaciones sin conexión a la red y en situaciones con una red de baja calidad en sitios de telecomunicaciones en América del Norte, Central y del Sur, Europa, India, África y comunidades insulares remotas en todo el mundo. En aplicaciones en redes eléctricas, el sistema de StorEn se puede utilizar en numerosas aplicaciones, como respaldo de batería tradicional y, al mismo tiempo, para desplazar el uso de energía a un período de menor tarifa. En ubicaciones remotas, el sistema de StorEn funciona bien en sitios que utilizan un enfoque híbrido o de ciclado, donde se combina un generador diésel con energía renovable como la eólica y/o solar para alimentar sitios celulares y de microondas.
En este mercado, el producto de StorEn ofrece beneficios inmediatos, como costos del ciclo de vida más bajos, mantenimiento mínimo y mayores capacidades de descarga, lo que permite a los usuarios tener un retorno de la inversión corto para muchos sistemas. Los beneficios ambientales adicionales incluyen una reducción significativa en las emisiones de diésel y mínimas preocupaciones de disposición.
Aplicaciones de telecomunicaciones: Respaldos de energía tradicionales
En la mayoría de los sistemas de telecomunicaciones en todo el mundo, se utilizan baterías de plomo/ácido para proporcionar funcionalidad de respaldo en CC o para funcionar como puente hacia un sistema de respaldo de mayor duración, como un generador diésel. En sistemas conectados a la red, estas baterías solo sirven como UPS, siendo utilizadas solo cuando falla la red o hay un corte de energía debido al clima. En Norteamérica y otras ubicaciones, las especificaciones normales para la potencia de respaldo de la batería son de hasta cuatro horas continuas, lo que permite una comunicación de emergencia continua durante el corte de energía. En sitios de telecomunicaciones sin conexión a la red, los generadores diésel proporcionan la fuente principal de energía y las baterías se utilizan como respaldo en caso de que el generador en el sitio no funcione.
Los sistemas de respaldo de energía de plomo/ácido están diseñados para un uso poco frecuente y generalmente para profundidades de descarga limitadas debido al hecho de que la vida útil de estas baterías está controlada por el número de ciclos de descarga y la profundidad de descarga durante estos ciclos. La vida útil de la batería también está controlada por las temperaturas de funcionamiento y por los voltajes de carga utilizados durante el ciclo de carga. Los tiempos de recarga suelen ser cinco veces más largos que los del ciclo de descarga, lo que hace que las baterías de plomo/ácido sean muy ineficientes.
Preguntas frecuentes sobre la tecnología de almacenamiento de energía y las baterías de flujo
P: ¿Qué ventajas ofrecen las baterías de flujo en comparación con otros sistemas de almacenamiento de energía?
R: Las baterías de flujo ofrecen eficiencias inherentes y ciclos de vida más largos que otras tecnologías de almacenamiento de energía. Además, no pierden capacidad después de miles de ciclos de carga y descarga.
P: ¿Qué es una batería de flujo de vanadio?
R: Una batería de flujo de vanadio es un tipo de batería recargable en la que la energía se almacena químicamente en electrolitos líquidos. A diferencia de las baterías convencionales, el electrolito se almacena en tanques y se bombea a través de las celdas para generar energía eléctrica mediante una reacción química.
P: ¿Cómo funciona una batería de flujo de vanadio?
R: En una batería de flujo de vanadio, hay dos electrolitos cargados positiva y negativamente que se separan en el conjunto de celdas por una membrana. La energía se genera mediante una reacción química que ocurre cuando el electrolito pasa a través del conjunto de celdas. Los electrodos de carbono presentes en las celdas son estables y permiten la transferencia de energía química a energía eléctrica.
P: ¿Cuál es la vida útil de una batería de flujo de vanadio?
R: Las baterías de flujo de vanadio pueden realizar más de 20,000 ciclos de carga y descarga sin ninguna disminución significativa de la capacidad.
P: ¿Cuál es la diferencia entre una batería convencional y una batería de flujo en términos de agrupación en serie?
R: Las baterías convencionales agrupadas en serie están limitadas por la calidad de la batería de menor rendimiento. En cambio, cada celda de una batería de flujo es prácticamente idéntica, lo que significa que las baterías de flujo no tienen la misma limitación intrínseca.
P: ¿Cuáles son las aplicaciones beneficiadas por el sistema de baterías de flujo de StorEn?
R: El sistema de baterías de flujo de StorEn es beneficioso para aplicaciones de telecomunicaciones, tanto en ubicaciones conectadas a la red como en ubicaciones sin conexión a la red. También se puede utilizar en aplicaciones de energía híbrida donde se combina energía renovable y generadores diésel.
P: ¿Cuáles son los beneficios de utilizar el sistema de baterías de flujo de StorEn en aplicaciones de telecomunicaciones?
R: Los beneficios incluyen menor ciclo de vida, mantenimiento mínimo y mayores capacidades de descarga. Además, se reduce en gran medida las emisiones de diésel y las preocupaciones de disposición.
Enlaces relacionados sugeridos:
– StorEn Tech (sitio web oficial de StorEn Tech)