Por más de cien años las baterías de celdas electroquímicas han sido los dispositivos encargados de suministrar la energía requerida por equipos y sistemas críticos cuando el suministro primario de energía ha fallado y se requiere proveer, sin interrupción alguna, un “respaldo” o “autonomía” a dichos equipos o sistemas, aquéllos cuya operación no puede detenerse.
Las baterías actúan como fuente de emergencia y su rol se centra en garantizar la continuidad del servicio, ya sea hasta tanto se restituya el suministro principal de energía, o mientras se activa una fuente de respaldo aguas arriba (por ejemplo, un grupo electrógeno o planta eléctrica). En consecuencia, las baterías se dimensionan para autonomías que van desde los pocos segundos de transición hasta las muchas horas de respaldo, dependiendo de las características de la aplicación.
Las baterías utilizadas en estas aplicaciones son denominadas “estacionarias”, pues las celdas permanecen fijas, sin movimiento, en racks, bastidores o gabinetes destinados a su montaje, e históricamente se han construido haciendo uso de dos electroquímicas diferentes. Se utilizan celdas de “plomo-ácido” y de “níquel-cadmio”, ambas tecnologías muy maduras que no han dejado de evolucionar a lo largo del tiempo, disponibles en la actualidad en múltiples variantes según sean sus prestaciones y características en cuanto a gasificación, requerimientos de adición de agua, diseño constructivo de las placas que conforman los electrodos, aleaciones en las rejillas de las placas, características del electrolito, capacidad de respuesta instantánea capacidad de ciclado,etc.
Ciertas variantes tecnológicas han encontrado nichos naturales en los que se maximizan sus beneficios dadas sus prestaciones particulares y el costo asociado. El análisis del costo del ciclo de vida (LCC) es una herramienta muy valiosa para tomar la decisión tecnológica más acertada. En aplicaciones de telecomunicaciones y sistemas UPS en general, las celdas de plomo-ácido de recombinación de gases (tipo VRLA, reguladas por válvulas) son las más populares. En aplicaciones de la industria eléctrica, para el manejo de protecciones, maniobras y servicios auxiliares, las de plomo-ácido tradicionales o ventiladas (como las OPzS) son ampliamente utilizadas. En sistemas industriales operando bajo severas condiciones de temperatura, la opción preferida sigue siendo la de celdas de níquel-cadmio.
El gran cambio de estos tiempos viene dado por la relativamente reciente llegada de las baterías de litio-ion al mundo estacionario, en aplicaciones de “respaldo”. Sin embargo esta tecnología, aunque mucho más joven que las dos antes mencionadas, ya ha sido empleada masivamente con otros fines por unos veinte años. Inicialmente desarrolladas para aplicaciones portátiles, las baterías de litio-ion hoy en día son estándar de este segmento (teléfonos inteligentes, tabletas y computadores portátiles, por mencionar tres aplicaciones). Adicionalmente, su adopción por parte de los principales fabricantes de vehículos eléctricos e híbridos ha supuesto un impulso gigantesco a la tecnología. Un tercer gran mercado aparece en aplicaciones de almacenamiento de energía en redes eléctricas, para cubrir múltiples necesidades que se derivan de las tendencias de descentralización y descarbonización de los sistemas de generación.
El aumento de la demanda de litio-ion ha impactado favorablemente las economías de escala y pareciera que hemos entrado en un círculo virtuoso en el que los costos disminuyen y esto incrementa las oportunidades de uso, lo cual a su vez impacta la demanda y estimula la masificación de la tecnología.
En aplicaciones estacionarias, hace pocos años el costo por Watt-hora de litio-ion era superior al costo por Watt-hora de níquel-cadmio. La justificación de uso venía dada principalmente por las ventajas inherentes a la tecnología de litio-ion, principalmente sus extraordinarias características en cuanto a ciclado y densidad de energía (mucho menor peso y volumen que las tecnologías tradicionales). Hoy en día los números son distintos y el litio-ion compite cómodamente en esa categoría. Los más optimistas opinan que la tendencia de reducción de costo continuará con la misma fuerza de los últimos tiempos y eventualmente podrá acercarse al de plomo-ácido.
Lo que es una realidad es que las aplicaciones para respaldo de sistemas de telecomunicaciones con baterías de litio-ion han crecido notablemente, y muchos fabricantes de UPS las ofrecen como opción estándar para una gama ampliada de capacidades. En los próximos años sabremos con precisión qué porcentaje de mercado asumirá esta tecnología en una condición de costos estabilizados y cuando se hayan dirimido por completo otros temas inherentes a la seguridad de uso y su impacto ambiental.
