Baterías de litio son más baratas que las de plomo

En este artículo mostraremos que una batería de litio hoy por hoy ya es más barata que una batería de plomo si comparamos los costos a lo largo el período de uso.

¿Porqué es eso?

Empezamos con la capacidad utilizable de las baterías de litio y plomo. Con una batería de litio-hierro-fosfato de 100 Ah de capacidad, puede utilizarla al máximo, y esto aproximadamente 3000 veces. Con una batería de plomo-ácido AGM de alta calidad de 100 Ah, se puede utilizar la mitad de la capacidad nominal, es decir, 50 Ah, si esta batería debe durar alrededor de 1000 ciclos. Y lo que necesita saber, esta batería AGM solo proporciona estos 1000 ciclos si se recarga hasta el voltaje de fin de carga inmediatamente después de la descarga. Esto significa que necesita una batería de plomo de 200AH para lograr la misma capacidad que una batería de litio de 100 Ah, ya que solo la mitad de la capacidad se puede utilizar para cuidar la batería. Dado que estas reglas en el uso diario a menudo se ignoran, muchas baterías AGM ya después de solo 1 a 3 años suelen estar tan débiles que deben reemplazarse.

Eficacia

Si comparamos la eficiencia de los dos sistemas de baterías, una batería AGM de alta calidad alcanza entre el 85 y el 90% y una batería de litio el 98%. Eso significa que debe cargar 100 Ah en una batería de plomo para obtener un máximo de 90 Ah. La diferencia se convierte en calor y se pierde. Esto significa que necesita más de 200 Ah, es decir, unos 220 Ah de capacidad de batería de plomo, para obtener la misma cantidad de energía de una batería de plomo que de una batería de litio de 100 Ah. Por la misma regla de tres se requieren menos paneles fotovoltaicos en el techo para generar una cantidad comparable de electricidad utilizable.

Comparación de ciclos de carga

La siguiente comparación se refiere a los ciclos de carga / descarga. Esa es la disciplina en la que la batería de litio golpea sin piedad cualquier batería de plomo contra la pared. Una batería AGM de alta calidad dura aproximadamente 1000 ciclos al 50% de profundidad de descarga hasta que solo tiene aproximadamente el 80% de su capacidad original y se puede usar hasta 10000 ciclos hasta que la capacidad descienda por debajo del 60%. Esta es la razón por la que las baterías de litio pueden tener una segunda vida después de su uso como baterías de propulsión en automóviles, por ejemplo, como almacenamiento de electricidad en el hogar. Entonces, si comparamos el ciclo de vida de las dos tecnologías, la batería de litio es al menos tres veces superior a las baterías de plomo. Esto significa que tenemos que comprar tres baterías AGM de 200 Ah por alrededor de 450 EUR cada una para lograr el ciclo de vida de una batería de litio.

El peso

El siguiente factor es el peso. Una batería de litio de 100 Ah pesa entre 13 y 15 kg. Una batería AGM de 200 Ah pesa fácilmente hasta 60 kg. Si la batería de litio está incorporada en un sistema móvil, como una autocaravana, el ahorro de combustible durante los 10 años de vida útil del vehículo será enorme, según el kilometraje.

Descarga de corriente

Una batería de plomo-ácido es casi imbatible si se consume una gran cantidad de electricidad en unos pocos segundos, por ejemplo, para arrancar un automóvil. Allí son comunes hasta 800 A durante unos segundos.

Por lo tanto, las baterías de plomo aún sobrevivirán durante mucho tiempo como baterías de arranque. Sin embargo, si hay un alto consumo de corriente durante un período de tiempo más largo, el voltaje de una batería de 12 V, por ejemplo, pasa muy rápidamente a 11 V y menos.

Si se conecta un inversor con una potencia corriente alterna de 1500 vatios y esta potencia es necesaria para una máquina de café, por ejemplo, el inversor consume 1500 W : 12 V = 130 A. Más aproximadamente un 10% de pérdidas de conversión del inversor, es decir, un total de aproximadamente 143 A de corriente que la batería tiene que subministrar.

Incluso una batería AGM de 200 Ah 100% completamente cargada cae por debajo de los 12 V después de un corto tiempo con una descarga continua de 143 A el inversor se apaga debido a la subtensión. Por el contrario, una batería LiFePO4 de 100 Ah como la Liontron LX puede suministrar continuamente 150 A sin que el voltaje caiga por debajo de los 12 V.

Cargar la batería

Una batería de plomo-ácido requiere un cargador de batería de varias etapas, que carga la batería con diferentes etapas de carga, como carga principal,  carga de mantenimiento y carga de compensación. El voltaje de carga final depende en gran medida de la temperatura interna de la batería. Por lo tanto, los buenos cargadores de baterías de plomo están equipados con un sensor de temperatura externo que debe fijarse a la parte superior de la batería. Como sabemos, una batería de plomo debe cargarse por completo tan pronto como sea posible después de que se haya agotado, si no va a morir prematuramente debido a la sulfatación mucho antes de lo planeado. Esto es fácilmente posible en un sistema solar en verano, por ejemplo, pero difícil de lograr en invierno, lo que sin un cargador automático tiene un efecto negativo inmediato en la vida útil de la batería de plomo.

Además, debe saber que la carga completa de una batería de plomo (desde menos de 11 V hasta 13,5 V) puede tardar 12 horas y más. La batería primero consume una corriente de carga muy alta y se puede cargar rápidamente. Sin embargo, la corriente disminuye rápidamente a medida que aumenta el estado de carga, por lo que el último 50% de la carga toma mucho más tiempo.

Si, con un tratamiento saludable, una batería de plomo debe si posible mantenerse simpre entre el 50% y el 100% de nivel de carga, solo puede tomar relativamente poca corriente durante la carga, ya que siempre se carga en la etapa entre el 50% y el 100% donde la batería toma poca corriente, incluso si el cargador o el sistema solar puedieran proporcionar un mayor potencia de carga.

Pueden pasar hasta 18 horas hasta el final de la carga, cuando la batería solo consume unos pocos miliamperios. Sin embargo, es precisamente este punto de carga completa absoluta el que debe alcanzarse con regularidad para evitar una sulfatación dañina y lograr una vida útil aceptable para la batería de plomo.

Una batería de litio se puede cargar completamente con una corriente de carga constante en aproximadamente dos horas, siempre que el cargador sea lo suficientemente potente. Todo el mundo conoce esto de sus teléfonos móviles. No es necesario un cargador complicado, sino que se puede cargar con carga principal y corriente constante. Las baterías LiFePO4 modernas como las de Liontron se pueden cargar con cualquier cargador de plomo de 12 V con un voltaje de fin de carga entre 13,8 V y 14,6 V. Incluso un cargador antiguo de 13,8 V de la primera generación de baterías de gel de 12 V puede cargar una batería de litio. Solo la llenará hasta el 90%, pero esto no daña la batería en absoluto.

En el uso práctico, por ejemplo en una autocaravana, esto significa que el alternador del vehículo puede recargar el gasto energético nocturno en muy poco tiempo durante un breve viaje por la mañana a la panadería. Entonces sería necesario un amplificador de carga, que suministre a la batería de litio una potencia de carga suficientemente alta del alternador crónicamente perezoso tan pronto como el motor del vehículo esté en marcha.

Una batería de litio se siente lo más agusto cuando está parcialmente cargada. Esto significa que una carga completa regular como con una batería de plomo no es necesaria ni prolonga la vida útil.

Si una batería de litio no se usa durante mucho tiempo, debe guardarse a media carga, así se puede volver a usarse después de un año sin problemas y sin daños. Si la batería dispone de una monitorización por Bluetooth, debería recargarse algo aproximadamente cada seis meses, porque este dispositivo consume permanentemente unos pocos miliamperios de electricidad.

Inspección y mantenimiento

Las baterías de plomo-ácido líquidas abiertas requieren inspección y mantenimiento regulares. Con cada proceso de carga, se escapa vapor de agua, que debe reponerse con agua destilada.

Las baterías selladas como AGM o GEL no requieren ningún mantenimiento, solo monitoreo del apagado a aproximadamente el 50% de descarga, así como una carga completa lo antes posible después de cada descarga.

Por lo general, recomendamos a nuestros clientes que utilizan una batería de plomo que instalen un monitor de batería. Al igual que el indicador de combustible de un automóvil, muestra el estado de carga de la batería en porcentaje, la corriente de carga / descarga y el voltaje de la batería. Un sistema de este tipo de Victron con Bluetoot cuesta alrededor de 200 euros y debe incluirse en el costo de una batería de plomo-ácido cuando se compara con una batería de litio.

Una batería de litio, por otro lado, puede olvidarse durante muchos años después de la instalación. El sistema de gestión de la batería (BMS) integrado en cada batería garantiza que la batería esté protegida contra cualquier manipulación incorrecta. Entre otras cosas, apaga la batería en caso de subtensión, sobretensión o sobrecarga y la enciende de nuevo automáticamente cuando se soluciona el problema.

La última generación de baterías LiFePO4, como la serie LX de Liontron, también tienen instalados sistemas de monitoreo de batería por Bluetooth. Además del estado de carga en porcentaje, estos muestran al usuario el consumo de corriente y la potencia de carga que actualmente está disponible por el sistema solar, el cargador o el alternador conectados.

Seguridad

Cuando se cargan con alto voltaje, las baterías de plomo emiten el llamado gas oxihidrógeno, que es más pesado que el aire ambiental y puede explotar con una sola chispa. Por lo tanto, las baterías de plomo-ácido solo deben cargarse en lugares bien ventilados.

Las baterías de fosfato de hierro y litio, de las que estamos hablando aquí, no se quemaron de manera descontrolada ni explotaron incluso cuando se dispararon con balas de rifle. Actualmente son la tecnología de litio más segura y duradera.

Comportamiento de temperatura

A bajas temperaturas, las baterías de plomo aún pueden emitir altas corrientes durante un breve período de tiempo. Pero solo por muy poco tiempo. Esto significa que aún puede arrancar un automóvil a -40 ° C. Pero solo si el motor arranca inmediatamente. Con intentos repetidos de arranque a temperaturas tan bajas la batería fallará, ya que la capacidad de una batería de plomo-ácido caerá al 15% de su salida nominal a temperaturas muy bajas.

Las baterías de litio todavía tienen el 80% de su capacidad incluso a temperaturas muy bajas de hasta -40 ° C. Sin embargo, la mayoría de las baterías LiFePo4 pueden descargarse a temperaturas bajo cero, pero no cargarse. Solo unas pocas marcas como Liontron permiten una carga reducida hasta -10 °. Por esta razón, las baterías LiFePo normales no deben utilizarse al aire libre en áreas muy frías. Sin embargo, este problema se puede evitar con los productos de la nueva serie Liontron Arctic.

Conclusión

Las baterías de plomo han perdido su derecho a existir como baterías de servicio, baterías de tracción y baterías para sistemas solares. Son significativamente inferiores a la tecnología moderna de litio en casi todos los aspectos y ahora también en términos financieros, siempre y cuando se calcula los costes a lo largo de la vida útil.

Esta tecnología solo se utilizará durante algún tiempo como batería de arranque y en carretillas elevadoras. La principal razón del éxito de la batería de plomo como batería de arranque es la baja inversión y el hecho de que la batería solo se descarga en un pequeño porcentaje durante el proceso de arranque y se recarga inmediatamente por el alternador después del arranque. Como resultado, puede servirle fácilmente en esta aplicación durante varios años.

Es similar con una carretilla elevadora, donde el gran peso de la batería de plomo es una ventaja y la batería se puede recargar completamente durante la noche después de cada uso.