Las baterías son los dispositivos donde se almacena la energía eléctrica en forma de energía química, lo que las convierte en equipos delicados y difíciles de entender. En el año 2020 se están empleando mayoritariamente 2 tipos de baterías para aplicaciones motrices: las de plomo-ácido y las de litio. Aunque las baterías de iones de litio están llamadas a ser el futuro de esta tecnología, y por ejemplo no se concibe la automoción eléctrica sin ellas, el menor coste de las baterías convencionales y su capacidad para conformar grandes bancos las mantienen todavía en el mercado, y las convierten en la solución obligada para la gran mayoría de las aplicaciones.
Hay que tener en cuenta que, en 2017 se vendieron en todo el mundo baterías con una capacidad total de algo más de 500.000 MWh, de las cuales un 77% se corresponde a las baterías de plomo-ácido y el resto a baterías de iones de litio.
Al tratarse de una tecnología con más de 160 años de historia, las baterías de plomo han evolucionado y se han diversificado mucho, y todos los fabricantes siguen sacando al mercado baterías cada vez más eficientes, gracias a los avances en ingeniería química y en el desarrollo de nuevas aleaciones. Sin embargo, como explicaremos en otro artículo, las baterías de plomo presentan unas desventajas inherentes a su propia naturaleza que, si bien cada vez son menores, siguen siendo muy significativos cuando se comparan con las baterías de litio.
TIPOS DE BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO
En primer lugar hay que distinguir dos grandes familias: las baterías de húmedas o de electrolito líquido, y las de tipo sellado. Las primeras son las típicas baterías con una disolución de ácido sulfúrico que exigen un mantenimiento periódico, pues hay que verificar con frecuencia el nivel y la densidad de electrolito, y es necesario añadir agua destilada de vez en cuando. Estas baterías pueden presentar derrames de ácido y escapes de hidrógeno, por lo que hay que tener especial cuidado a la hora de utilizarlas, y su uso estará limitado por los movimientos de la aplicación. Por ejemplo, las baterías húmedas no son la mejor elección en un barco donde se esperan grandes movimientos.
Sin embargo, son baterías muy utilizadas ya que ofrecen muy buenas prestaciones para el tipo de aplicaciones que nos interesan: elevado número de ciclos de vida útil a descargas profundas (generalmente se habla en términos de descargas del 80%).
Las baterías de electrolito líquido utilizadas para tracción suelen ser celdas de 2 V unidas en serie hasta conseguir la tensión de trabajo del motor, pero también se fabrican baterías de 6V, 12V o 24V. Sin duda su nicho de mercado más popular es el de las carretillas elevadoras, ya que un 90% de estas máquinas de trabajo diario están equipadas con baterías de tracción de este tipo.
BATERÍAS VRLA (SELLADAS)
La otra familia son las baterías selladas en las que, a diferencia de las primeras, el electrolito no se encuentra de forma líquida, si no en modo de gel o absorbido en una malla. Este tipo de baterías son conocidas por sus siglas en inglés: VRLA, Valve Regulated Lead Acid, y son más seguras, más limpias y más fáciles de mantener que las baterías húmedas. Sus ventajas son:
- No requieren mantenimiento
- No producen gases inflamables durante el proceso de carga (hidrógeno)
- No producen derrames
Como el electrolito no es líquido, sino que está retenido en el gel o malla, el hidrógeno y el oxígeno que se producen durante la carga no pueden viajar hasta la superficie y evaporarse. La presión los obliga a desplazarse a los polos opuestos para recombinarse en agua en el polo positivo.
Aunque el coste de adquisición de esas baterías es mayor que el de las de electrolito húmedo, su coste de operación es menor ya que no requieren mantenimiento, son más fáciles de transportar y de instalar y, sobre todo, son mucho más seguras al evitar tanto los escapes de gases inflamables como los derrames de ácido (las instalaciones donde se utilicen estas baterías no necesitan requisitos especiales, son idóneas por ejemplo, para embarcaciones o para carretillas elevadoras que trabajen en ambientes sanitarios).
Por eso, este tipo de baterías son las más utilizadas en numerosas aplicaciones, tanto para movilidad eléctrica como para sistemas de almacenamiento de emergencia por si falla el suministro de la red, en instalaciones solares aisladas o en aquellas instalaciones donde el suministro de energía no está siempre disponible. Ejemplos de utilización de las baterías selladas:
- Baterías de tracción:
- Carretillas elevadoras
- Embarcaciones
- Carritos de golf
- Baterías estacionarias:
- SAIs para oficinas con equipos domésticos
- Fuente de alimentación de emergencia en instalaciones científicas o militares
- Alimentación de antenas de radio y telecomunicaciones
- Instalaciones solares o con generadores diesel (generación no siempre disponible)
Se pueden distinguir dos tipos de baterías VRLA: las AGM y las de GEL. Las primeras, Absorbed Glass Mat, mantienen el electrolito absorbido en un tejido de fibra de vidrio, y destacan por aceptar corrientes elevadas y menores tiempos de carga. En las de tipo GEL el electrolito se encuentra en forma de gel a base de sílica y aceptan descargas más profundas y con mayor ciclo de vida que las anteriores, especialmente las que se construyen con placas tubulares.
Las más eficientes en este sentido son las baterías de 2V (denominadas OPzV), que pueden tener una capacidad de hasta 5000Ah y se pueden instalar en serie en la cantidad necesaria para alcanzar la tensión de trabajo. Para aplicaciones donde la cantidad necesaria de energía no es tan elevada, existen baterías monobloque de 12V.
