Litio vs. Plomo: ¿Qué batería para el sistema solar?
Introducción: Lo que cuenta son los valores internos
Las baterías son en cierto modo como las personas: las hay de diferentes formas y colores, pero al final siempre importan los valores internos. A lo largo del tiempo se han desarrollado muchos conceptos de batería que utilizaban diferentes combinaciones de materiales para ánodo, cátodo, electrolito y separador.
Actualmente, para el almacenamiento de energía solar se utilizan principalmente dos tecnologías:
- Baterías de iones de litio (LIB)
- Baterías de plomo-ácido (BSB)
Ambos conceptos ofrecen ventajas y desventajas para el uso en sistemas solares. En este artículo descubrirá qué tipo de batería es adecuado para cada instalación.
Baterías de iones de litio: El estándar moderno
Para la tecnología actual, las baterías de iones de litio son imprescindibles. Ya sea teléfono inteligente, cepillo de dientes eléctrico o coche eléctrico – este tipo de batería está muy extendido y desplaza cada vez más a las baterías de plomo.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento difiere de la celda galvánica solo en la composición de materiales. Como el nombre sugiere, los electrodos contienen litio.
Distinción importante:
- Baterías de iones de litio: Litio como compuesto de oxígeno (óxidos de litio) – recargables
- Baterías de litio metálico: Litio metálico puro – no recargables
Diferentes materiales de cátodo
Cómo exactamente se incorpora el litio en los electrodos depende de la composición química de la batería. Por regla general, los compuestos de litio se encuentran en los cátodos. Existen diferentes composiciones de cátodo, cada una con sus propias ventajas y desventajas:
| Tipo | Denominación | Propiedades |
|---|---|---|
| LFP | Litio-hierro-fosfato | Mayor vida útil, más seguro, más ecológico |
| NMC | Níquel-manganeso-cobalto | Alta densidad energética, pero más caro |
| LCO | Litio-cobalto | Alta densidad energética, menos seguro |
Recomendación para sistemas solares: Las celdas LFP ofrecen el mejor equilibrio entre rendimiento y sostenibilidad.
Ventajas de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio se han convertido en la tecnología líder en los últimos años. Las siguientes ventajas las hacen especialmente atractivas para sistemas solares:
| Ventaja | Explicación |
|---|---|
| Alta densidad energética | Más capacidad con el mismo peso/volumen |
| Alta eficiencia | 90–95% de eficiencia de ida y vuelta |
| Larga vida útil | 5.000–10.000 ciclos de carga |
| Alta profundidad de descarga | 80–100% DoD posible |
| Sin efecto memoria | Carga flexible posible |
| Sin mantenimiento | No requiere mantenimiento regular |
| Carga rápida | Posibles tasas C más altas |
Desventajas de las baterías de iones de litio
A pesar de todas las ventajas, hay algunos aspectos que deben considerarse en la elección:
| Desventaja | Explicación |
|---|---|
| Mayores costes de adquisición | ~150–300 €/kWh (tendencia a la baja) |
| Sensible a temperatura | Rango óptimo: 15–25°C |
| Riesgo de incendio | En caso de daño o sobrecarga (raro con LFP) |
| Desafío del reciclaje | Más complejo que con plomo |
Baterías de plomo-ácido: El clásico probado
La batería de plomo-ácido es significativamente más antigua que los conceptos de iones de litio. Se utilizó ya en el siglo XIX y todavía se encuentra hoy en muchas aplicaciones – más conocida como batería de arranque en coches.
Estructura y principio de funcionamiento
La batería de plomo-ácido funciona básicamente como cualquier otra batería, pero consta de:
- Placas de plomo (ánodo, plomo puro)
- Placas de óxido de plomo (cátodo)
- Mezcla de agua y ácido sulfúrico (electrolito)
Ventajas de las baterías de plomo-ácido
Aunque las baterías de plomo-ácido son más antiguas, siguen teniendo su justificación. Especialmente en determinados casos de uso destacan con ventajas concretas:
| Ventaja | Explicación |
|---|---|
| Bajos costes de adquisición | ~80–150 €/kWh |
| Tecnología probada | Más de 150 años de experiencia |
| Alta robustez | Insensible a fluctuaciones de temperatura |
| Reciclaje sencillo | Casi 100% de tasa de reciclaje |
| Disponibilidad | Disponible en todas partes |
Desventajas de las baterías de plomo-ácido
Las desventajas de las baterías de plomo-ácido son la razón principal por la que están siendo desplazadas cada vez más por la tecnología de iones de litio:
| Desventaja | Explicación |
|---|---|
| Baja densidad energética | Pesada y voluminosa |
| Corta vida útil | 500–1.500 ciclos de carga |
| Baja profundidad de descarga | Solo 50% DoD recomendado |
| Esfuerzo de mantenimiento | Relleno regular (en tipos abiertos) |
| Baja eficiencia | 80–85% eficiencia de ida y vuelta |
| Emanación de gases | Requiere ventilación |
La comparación directa
Para facilitar la decisión, enfrentamos ambas tecnologías directamente. La tabla muestra las diferencias más importantes de un vistazo:
| Criterio | Iones de litio | Plomo-ácido |
|---|---|---|
| Densidad energética | 150–200 Wh/kg | 30–50 Wh/kg |
| Eficiencia | 90–95% | 80–85% |
| Vida útil | 5.000–10.000 ciclos | 500–1.500 ciclos |
| Profundidad de descarga | 80–100% | 50% |
| Coste/kWh | 150–300 € | 80–150 € |
| Coste/ciclo | 0,03–0,06 € | 0,05–0,30 € |
| Mantenimiento | Sin mantenimiento | Regular |
| Peso | Ligero | Pesado |
Conclusión: Aunque las baterías de plomo-ácido son más económicas en la adquisición, las baterías de iones de litio suelen ser más rentables a largo plazo debido a su mayor vida útil.
Reglas prácticas para el dimensionamiento
Antes de decidirse por una batería, debe determinar el tamaño correcto:
Regla práctica 1: Basada en la potencia pico
Por cada kWp generado debe haber entre 0,9 y 1,6 veces esa cantidad en kWh de capacidad.
Esta regla práctica se orienta por la potencia de módulos instalada y proporciona un buen valor inicial para el dimensionamiento del almacenamiento:
| Tamaño instalación | Capacidad recomendada |
|---|---|
| 5 kWp | 4,5 – 8 kWh |
| 8 kWp | 7,2 – 12,8 kWh |
| 10 kWp | 9 – 16 kWh |
Regla práctica 2: Basada en el consumo anual
La capacidad debe ser aproximadamente el 60% del consumo diario de electricidad.
Esta alternativa se orienta por el consumo real del hogar y es especialmente útil cuando se dispone de datos de consumo:
| Consumo anual | Consumo diario | Capacidad recomendada |
|---|---|---|
| 3.000 kWh | 8,2 kWh | ~5 kWh |
| 5.000 kWh | 13,7 kWh | ~8 kWh |
| 7.000 kWh | 19,2 kWh | ~12 kWh |
¿Cuándo merece la pena cada tecnología?
Batería de plomo-ácido recomendada para:
- Instalaciones pequeñas hasta 5 kWp
- Centrales de balcón con poca necesidad de espacio
- Presupuesto limitado
- Aplicaciones off-grid (autocaravana, caseta de jardín)
- Bajos requisitos de ciclos de carga
Ejemplo: Con 5 kWp necesita al menos 4,5 kWh de capacidad. En este rango predomina la ventaja de costes de la batería de plomo-ácido.
Batería de iones de litio recomendada para:
- Instalaciones medianas a grandes a partir de 5 kWp
- Viviendas unifamiliares con 2–4 personas
- Alto consumo diario
- Espacio limitado
- Uso a largo plazo (10+ años planificados)
- Combinación con bomba de calor o coche eléctrico
Ejemplo: Con 10 kWp y 9 kWh de capacidad mínima, iones de litio es la mejor elección – compacta, duradera y sin esfuerzo de mantenimiento.
Caso especial: LFP vs. NMC vs. LCO
Si se ha decidido por iones de litio, surge la pregunta sobre la química de las celdas. Las tres variantes más comunes difieren claramente en sus propiedades:
| Criterio | LFP | NMC | LCO |
|---|---|---|---|
| Densidad energética | Media | Alta | Alta |
| Seguridad | Muy alta | Media | Baja |
| Vida útil | Muy alta | Media | Baja |
| Costes | Medio | Alto | Alto |
| Estabilidad térmica | Muy buena | Buena | Media |
| Recomendación | Almacenamiento doméstico | E-movilidad | Electrónica |
Claro ganador para sistemas solares: Celdas LFP – ofrecen la mejor combinación de seguridad, vida útil y costes.
Conclusión
Resumen: La elección entre iones de litio y plomo-ácido depende de sus requisitos individuales:
- Orientado al presupuesto + instalación pequeña → Plomo-ácido
- A largo plazo + instalación mayor → Iones de litio (LFP) Los precios de las baterías de iones de litio siguen bajando mientras la tecnología mejora continuamente. Para la mayoría de los nuevos sistemas solares, iones de litio es hoy la elección correcta.
En el siguiente artículo descubrirá cómo la electrónica de potencia: inversores y convertidores DC-DC hace que la corriente continua de la batería sea utilizable para su red doméstica.
La serie completa "Almacenamiento de energía para sistemas solares"
- De las ancas de rana a las baterías: ¿Cómo funciona un almacenamiento de energía? – Fundamentos
- Litio vs. Plomo: ¿Qué batería para el sistema solar? – Está aquí
- Electrónica de potencia: Inversores y convertidores DC-DC – Conversión de corriente
- El todoterreno: Inversor híbrido – Todo en un dispositivo
- ¿AC o DC? Topologías de sistemas para instalaciones solares – Conceptos de instalación