El futuro de las baterias de respaldo

Los rápidos cambios de tendencias en el sector de centros de datos significa que el mercado de energía de respaldo es diferente a otros segmentos. Mientras que las aplicaciones de baterías, como los vehículos eléctricos, están cambiando hacia una mayor capacidad de almacenamiento de energía para proporcionar un servicio duradero, los operadores de centros de datos necesitan una potencia alta para sobre llevar las breves interrupciones y superar las variaciones de tensión. Por lo general, vemos una demanda de baterías para proporcionar una duración de respaldo de cinco a 10 minutos, pero algunos clientes piden dos o incluso un minuto.

Además, los operadores de centros de datos desean construir sus instalaciones cerca de las empresas a las que sirven y, de este modo, proporcionar servicios más rápidos. Esto ha llevado al desarrollo de pequeños centros de datos en edificios del centro de la ciudad, donde las rentas son altas, el espacio es escaso, y los suelos tienen límites de carga.

Hoy en día, los sistemas baterías Li-ion de última generación pueden proporcionar hasta 140 kW por armario. Esto incluye una huella ambiental pequeña y una solución ligera sin necesidad de refuerzo estructural del suelo. A su vez, el ahorro en el alquiler y costes estructurales, supera con creces el coste de la batería.

Este es un factor que puede considerarse junto con el Coste total de propiedad (TCO), que es la suma de todos los costes financieros asociados a un sistema de batería durante su vida útil. Se incluye el precio de compra, la instalación, el mantenimiento y los costes al final de la vida útil, y los operadores generalmente consideran que las baterías con tecnología de Li-ion y tecnología de níquel ofrecen costes de propiedad más favorables.

Estado sólido para un cambio radical de las prestaciones

En un plazo más largo, habrá un límite para la densidad de energía de Li-ion. Por ello, estamos ya trabajando en el próximo cambio importante en la tecnología de baterías: las baterías de estado sólido. Estas llevan el nombre de su electrolito sólido, y ser sólido significa que ofrece altos niveles de seguridad, así como una densidad alta de energía.

Las baterías de estado sólido supondrán un cambio radical en nuestra hoja de ruta de desarrollo para la copia de seguridad de centros de datos, y es probable que veamos armarios con una potencia nominal de 250 o 300 kW.

Integrando Li-ion en un UPS (Suministro ininterrumpido de energía)

En los primeros días de la tecnología de Li-ion, vimos la necesidad de un control electrónico, como componente adicional necesario para administrar la batería, pero que no aportaba valor al cliente.

Sin embargo, los clientes de hoy, lo están utilizando como un beneficio. Permite la integración directa en el control del centro de datos y en los sistemas SCADA. Los operadores pueden vigilar sus baterías de forma remota, identificar el final de la vida útil al acercarse, y tomar medidas proactivas para reemplazar los activos en el momento adecuado.

Para respaldar esto, hemos trabajado estrechamente con empresas de UPS en apoyo de la integración de la tecnología de Li-ion con sus controladores y sistemas de conversión de  energía. Hemos integrado con éxito nuestra tecnología con fabricantes de UPS de todo el mundo, como Socomec y otros, incluidos AEG, Eaton, Mitsubishi y Piller.

Otra ventaja del control electrónico es que el sistema de gestión de la batería puede optimizar las prestaciones y la vida útil de un sistema de batería. Lo logra ajustando la carga y descarga de celdas individuales para mantener una temperatura constante en las cadenas de baterías, módulos y celdas. La temperatura constante significa que las células envejecen al mismo ritmo, proporcionando unas prestaciones constantes.

Desarrollo tecnológico para baterías industriales de níquel

En otras partes de la cadena de energía de reserva del centro de datos, se utilizan otro tipos de baterías. Por ejemplo, nuestras baterías con tecnología de níquel SPH proporcionan la potencia de arranque para poner en marcha grupos electrógenos diesel, y garantizar una potencia ininterrumpida si se produce un corte más prolongado.

Tenemos dos campos de desarrollo para baterías con tecnología de níquel. El primero de ellos, es un sistema de vigilancia remota para estas baterías de níquel cadmio. Esta solución digital ofrecerá a los operadores la capacidad de controlar su flota de baterías, y tomar medidas proactivas. Permite cambiar del mantenimiento preventivo de la batería al mantenimiento basado en el estado real de la misma.

El beneficio claro para los clientes será el ahorro de OPEX, a consecuencia de la reducción de visitas a sus instalaciones. Otro beneficio es una mejor planificación de Capex, ya que los datos en tiempo real, ayudarán al usuario final a maximizar el uso de la batería, y reemplazarla cuando sea necesario, y no antes.

El segundo campo de mejora es una adaptación de la electroquímica para hacer que nuestras baterías de níquel cadmio sean un reemplazo cercano para enchufar y usar las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA). Hasta la fecha, esto no ha sido posible, ya que las baterías de tecnología de níquel necesitan una tensión de carga superior a las VRLA, normalmente 1.42V por celda, versus 1.39 V por celda para VRLA. La consecuencia para el cliente fue la necesidad de un convertidor CC-CC, como parte de la arquitectura del UPS para llenar el vacío entre 1.39 y 1.42V.

Al adaptar la electroquímica de las baterías de níquel cadmio, ahora es posible cargarlas a la misma tensión de VRLA, es decir, 1.39V por celda. Esto elimina la necesidad del convertidor CC-CC, reduciendo el coste de la arquitectura, y haciendo un reemplazo plug and play.

Como resultado, los operadores pueden adoptar la tecnología de níquel cadmio y beneficiarse de una reducción en el coste total de propiedad (TCO), gracias a una vida útil larga y escasos requisitos de mantenimiento.

El bajo coste total de propiedad destaca la sostenibilidad

Sin embargo, el coste total de propiedad no solo es bueno para el resultado final, sino que también es un signo de sostenibilidad ambiental. Al elegir productos de ingeniería diseñados para una larga vida útil, las empresas pueden minimizar el uso de recursos naturales, transporte y materiales.

Las baterías Li-ion y de níquel proporcionan una vida útil larga y una alta fiabilidad. En cambio, las baterías VRLA generalmente necesitan un amplio mantenimiento, y ofrecen una vida útil significativamente más corta, lo que requiere múltiples visitas a las instalaciones del cliente, baterías de repuesto, transporte y logística.

La práctica de la sostenibilidad también continúa al final de la vida útil de la batería. Hace 20 años establecimos una red global de puntos de recuperación de baterías gastadas. Estos envían baterías a nuestras instalaciones en Suecia o a instalaciones de reciclaje totalmente certificadas, que aseguran el reciclaje eficiente de los componentes y materiales.

Por último, pero no menos importante, las baterías de Li-ion y de níquel cadmio pueden soportar altas temperaturas. Esto permite a los operadores reducir la refrigeración, disminuyendo tanto el consumo de energía, como las facturas de servicios.