Mientras que el mercado de almacenamiento de energía en baterías residenciales ha crecido a pasos agigantados en los últimos años, el desarrollo de métodos estandarizados para cuantificar el desvanecimiento de la capacidad durante el funcionamiento sobre el terreno se ha quedado atrás.
Con países como Alemania con más del 70% de tasa de acoplamiento de almacenamiento solar más batería en 2023, según datos de BloombergNEF, el recién aprobado Reglamento de baterías de la UE exige el desarrollo de estimaciones fiables y transparentes del estado de salud (SOH) del almacenamiento en batería con el fin de «evaluar el valor residual de la batería, facilitar la preparación para la reutilización, la preparación para la reutilización, la reutilización o la refabricación de la batería o para poner la batería a disposición de agregadores independientes», como las centrales eléctricas virtuales.
Con el objetivo de hacer frente a la escasez de conjuntos de datos públicos en este campo, investigadores de la Universidad RWTH de Aquisgrán (Alemania) han desarrollado un método de estimación de la capacidad escalable, que se validó mediante pruebas periódicas de capacidad sobre el terreno.
Los investigadores realizaron mediciones de campo de alta resolución de 21 sistemas privados de iones de litio en Alemania durante ocho años. Su conjunto de datos de 146 gigabytes abarcaba tres importantes tecnologías de baterías de iones de litio: fosfato de hierro y litio (LFP), níquel manganeso cobalto (NMC) y una mezcla de óxido de manganeso y litio (LMO) y NMC.
Jan Figgener, científico visitante de la Universidad RWTH de Aquisgrán y experto en baterías de ACCURE Battery Intelligence, explica la importancia de los resultados de la investigación para el mercado actual.
«El mercado estacionario pasó a las baterías LFP, que están incluidas en el tamaño de la muestra del estudio y no cambiaron en sus características fundamentales. Nuestra muestra de LFP sigue correspondiendo aproximadamente a las capacidades energéticas medias del mercado actual, mientras que los valores de potencia y la tensión del sistema aumentaron. El envejecimiento de las baterías es muy específico de cada célula y no pueden extraerse conclusiones generales para los nuevos productos. Sin embargo, teniendo en cuenta que se trata de la primera generación de productos, es una buena señal para el sector», afirma Figgener a ESS News.
Aunque un sistema de gestión de baterías se encarga de vigilar el estado de carga (SOC) y el SOH, no puede ofrecer una visión más amplia ni datos fiables sobre la pérdida de capacidad.
«El BMS es responsable de tareas a corto plazo, como mantener el sistema en rangos definidos de voltaje, corriente y temperatura. Sin embargo, sus capacidades computacionales son bastante limitadas, lo que a menudo da lugar a estimaciones inexactas del SOC y el SOH. En cambio, nuestro método utiliza series temporales de datos históricos y calcula el SOH en la nube con muchos más recursos computacionales. Por tanto, el diagnóstico en la nube añade un nivel analítico adicional al SGE», afirma Figgener.
Utilizando su algoritmo recién desarrollado, los investigadores descubrieron que los sistemas de almacenamiento analizados mostraban una disminución media de la capacidad utilizable de entre dos y tres puntos porcentuales al año.
Los investigadores observaron sistemas individuales con un mayor desvanecimiento de la capacidad, que alcanzaron el final de su vida útil al cabo de entre cinco y siete años, definidos como el 80% de su capacidad nominal. Otros aún mostraban valores de SOH razonables tras el mismo periodo de funcionamiento, lo que indica una vida útil más larga.
«No obstante, los periodos de garantía dados pueden alcanzarse en la mayoría de los casos incluyendo reservas de envejecimiento. Teniendo en cuenta que los HSS [sistemas de almacenamiento doméstico] medidos pertenecían a la primera generación de productos, se trata de una señal positiva para el sector», escriben los investigadores en su artículo “Multi-year field measurements of home storage systems and their use in capacity estimation” (Mediciones de campo plurianuales de sistemas de almacenamiento doméstico y su uso en la estimación de capacidad), publicado en Nature Energy.
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