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Ventajas de las baterías Li-Ion para SAIs

Las baterías de iones de litio, también denominadas de Litio-Ion o Li-Ion, quizás nos suenen por su uso, ya extensivo, entre dispositivos móviles como smartphones, tablets, ordenadores portátiles, etc. Estas baterías ofrecen muchas ventajas con respecto a las baterías tradicionales, como más capacidad de almacenamiento de energía, menor peso y tamaño. Sin embargo, su uso en aplicaciones de más tamaño, como SAIs, backups o vehículos eléctricos es relativamente nuevo: su rendimiento y optimización de costes se hace cada vez más evidente, y los fabricantes empiezan a tener preparados sus equipos para este tipo de baterías.

Batería de iones de litio

El flujo constante e ininterrumpido de energía es una necesidad en la gestión de centros de datos e infraestructuras TI. Para estos casos lo más recomendable son los SAIstrifásicas, con capacidades mayores a 10kVA. Usar baterías de ion en litio en lugar de las habituales VLRA puede mejorar algunos de los aspectos que suponen un reto para la gestión de los SAIs, como espacio, capacidad de almacenamiento, etc.

La principal diferencia entre una batería de Li-ion y una de plomo-ácido sellada y regulada, o VRLA, que es la más habitual en equipos tipo SAIs, es la composición química de los materiales utilizados en los electrodos y electrolitos. La mayoría de las baterías actuales de iones de litio utilizan un óxido metálico para el cátodo y un material a base de carbono para el ánodo. La solución electrolítica es una sal de litio disuelta en un disolvente orgánico. Una batería de plomo-ácido, en cambio, utiliza un dióxido de plomo para el cátodo, un ánodo de plomo, y una forma de ácido sulfúrico como electrolito. Esta química determina, en gran medida, la capacidad de rendimiento de la batería.

En realidad, en el mercado hay una gran variedad de baterías basadas en litio, variando en químicas, tamaños, rangos de voltaje, formas y tipos de conectores. En este sentido, los fabricantes de sistemas de alimentación ininterrumpida deben elegir el diseño y calidad apropiado según la aplicación y deben hacer que las características de su sistema sean abiertamente disponibles.

Ventajas de las baterías Li-Ion en SAIs

Su química y estructura diferenciadoras ofrecen ventajas sobre las baterías más tradicionales. Las baterías de Li-ion son más pequeñas, más ligeras, se recargan más rápido y tienen una vida útil dos veces más larga que las baterías de plomo ácido. Eso sí, son más caras (de 1,5 a 3 veces más), pero su rentabilidad ahora mismo es más que evidente: una batería de ion de litio puede durar hasta 10-15 años, contra los 4-6 años de las baterías habituales. Así que un equipo preparado para Li-Ion sólo necesitará uno o ningún recambio prácticamente a lo largo de todo su ciclo de vida, reduciendo costes también de mantenimiento, mientras que con las baterías tradicionales necesitará almenos unos 2-3 cambios.

Un análisis de 2016 de Schneider Electric demostró que, en general, los sistemas SAIs con baterías de iones de litio tienen un ahorro proyectado sobre el coste total de propiedad (TCO) de un 10% a un 40% con respecto a un sistema VRLA, en un período de 10 años.

Y es que, aunque el coste inicial de las baterías de Li-Ion siga siendo mayor, la diferencia de precio se ha reducido significativamente y, además, en cuanto a gastos operativos (OPEX), el sistema Li-ion tiene otras claras ventajas. Aunque los fabricantes recomiendan temperaturas de almacenamiento de 20°C para alargar la vida del equipo, la batería Li-Ion puede funcionar bien también con temperaturas más altas(40°C), al contrario que las del ácido de plomo (que reducen su vida a altas temperaturas). Por lo tanto, esto permitiría ahorros energéticos adicionales, al reducir las necesidades de refrigeración del equipo. Y debido a que los sistemas de batería de iones de litio son 50-80% más pequeños, este espacio podría ser usado de forma más productiva, a la vez que reduce las necesidades de refrigeración, por lo que ahorra en costes de capital y costes operativos.

Además, las de Li-Ion se recargan hasta siete veces más rápido, contra las 6-12 horas de las VRLA, y sus requisitos de mantenimiento son sensiblemente más bajos: no hay ni “efecto memoria” de la batería de la que preocuparse, ni tampoco necesidad de calibrar su tiempo de ejecución periódicamente. Pueden llegar a más de 1000 ciclos, o incluso a 5000 en algunos casos, a lo largo de su vida, mientras que las VRLA habituales suelen durar entre 200 y 400 ciclos.

Otro aspecto que despertaba recelos, hasta hace unos años, era la seguridad e inestabilidad de las baterías de Li-ion. Todas las baterías almacenan elementos químicos, por lo que por definición todas son potencialmente peligrosas si no se manejan correctamente. En concreto, las de Li-Ion son especialmente sensible a las sobrecargas.Sin embargo, se han hecho muchos progresos convirtiéndolas en más seguras, prácticamente al mismo nivel de otros tipos de baterías de uso común, gracias a cambios realizados en la química y en la estructura interna de la batería, haciéndola más estable.Además, los procesos de fabricación estánmás maduros y los materiales utilizados son más duraderos. El amplísimo uso de baterías de litio en cientos de millones de dispositivos electrónicos portátiles, como smartphones o tablets, demuestra su nivel de seguridad.

Además, todas las baterías de iones de litio incluyen un sistema de gestión de baterías o Battery Management System – BMS. Los microprocesadores, sensores, interruptores, y sus circuitos conforman este sistema. Monitoriza constantemente la temperatura de la batería, el nivel y la tasa de carga para proteger contra cortocircuitos y sobrecargas. De esta forma, el BMS proporciona al SAI y al usuario información precisa sobre el estado de la batería, la salud y el tiempo de ejecución disponible. Los sistemas de gestión de baterías están probados y comprobados para evitar que las baterías se sobrecarguen o sobrecalienten.

En definitiva, la tecnología de las baterías de iones de litio ha evolucionado para que ahora sean financieramente viables y seguras en grandes aplicaciones como son los SAIs de los Data Centers. Las ventajas y el ahorro en costes operativos están comprobados, y sin duda veremos cómo ambos aumentan en el corto plazo.

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