Las células de LiFepo4 se expanden del orden de 1mm por celda cuando están totalmente cargadas, y aunque esto sea poco, si tenemos una fila con 8 de ellas, el crecimiento lineal acumulado alcanzará 8mm que es casi 1 centímetro cuando la batería esté a tope de carga. En una batería de 12 voltios el crecimiento será de 4 mm.

El número de ciclos COMPLETOS de una batería en LiFePo4, puede variar entre 2.500 ciclos a 3.400 o 4.000 ciclos (COMPLETOS), dependiendo de si hemos montado las celdas con una sujeción que las comprima (o no). Si no las comprimimos durarán algo menos. Pero en realidad la compresión puede ser contraproducente….

Hay un montón de literatura al respecto y todo tipo de opiniones relativas a la conveniencia de comprimirlas durante su construcción. El número de ciclos que admiten las celdas prismáticas, si nos las llevamos hasta el tope de capacidad, y somos generosos en su utilización, hasta el 60%, puede subir a unos 10.000 ciclos de vida. Este es un buen motivo para ser generosos con la capacidad del parque de baterías, pues cuanto mayor sea la capacidad del parque, menos lo estrujaremos intentando extraer toda su energía y por tanto estaremos apuntando a duraciones muy largas en número de ciclos de uso. Es decir, a más capacidad de parque, más tranquilidad de almacenamiento y sobre todo “larga vida para el parque de baterías”…

Si utilizamos mucho el barco, pongamos que 6 meses completos al año (180 días) y de estos, supongamos que la mitad de ellos estrujamos la capacidad al máximo, y el resto vamos hasta la mitad, concluiremos que como mínimo las baterías durarán de 15 a 20 años, y si no abusáramos de ellas usando, pongamos un 60% en la mayoría de los ciclos y sólo un 10% de ellos a ciclo completo, la vida rondaría los 30 años. Si utilizamos el barco 8 semanas completas al año que son dos meses de verano completos, las baterías durarían 150 años… Y todo ello para ver reducida la capacidad del parque en solo un 20 a 30%.

El asunto es muy relevante, pues cuando comparamos precio de plomo frente a litio, debemos tener muy presente que el plomo ha de ser SUSTITUIDO cada 5 ó 6 años (o dos veces al año en los barcos de chárter)… En definitiva, y teniendo presente el ciclo de vida de ambas químicas, el litio es ya muuuucho más barato y más ventajoso que el plomo, en cualquiera de sus versiones (AGM, etc…)

Pero ojo, también hemos de tener presente que la química del plomo es muy sencilla y muy probada, y no requiere de complicados equipos electrónicos (BMS) que son susceptibles de fallar en caso de muy alta  humedad o impactos o maltratos o caída de rayos en el barco. Por ello tampoco es mala idea contar con un mínimo de plomo, por ejemplo para arranque de motores, lo cual tiene otras ventajas, como más tarde describimos. 

En definitiva, y volviendo al tema de la compresión de la celdas, aunque no realicemos la compresión de estos módulos prismáticos, como de hecho así pasa en la INMENSA mayoría de las baterías comerciales de litio LiFePo4 de los fabricante, tendremos vida de baterías para rato y que será mayor cuanto mayor sea la capacidad del parque....

Temperatura y ciclos de vida

Comprimamos o no las celdas, en la vida de las baterías es más importante la temperatura a la que van a estar trabajando las celdas, que el número de ciclos que estas efectúen o la compresión de estas celdas.

También es muy importante la velocidad a la que son descargadas y por tanto utilizada la energía almacenada. Cuanto más alta sea la corriente consumida peor. Este es otro motivo por el que interesa montar parque de servicio "holgados", pues la energía consumida se reparte entre las distintas baterías conectadas en paralelo y por tanto la energía que sale de cada batería, disminuye al aumentar la capacidad total del parque.

Ya sabemos que por debajo de cero grados centígrados no es posible el uso del LiFePo. En el extremo contrario, el calor de una sala de máquinas que puede estar en algunos barcos por encima de 50 grados centígrados puede ser muy perjudicial para la vida de las celdas.

Mantener una temperatura moderada es mucho más relevante en la vida de las baterías que el hecho de comprimir las celdas o abusar de su descarga. Por tanto, es importante evitar el montaje de las baterías en sitios que puedan estar a mucha temperatura durante el verano, como por ejemplo, una sala de máquinas con motores de alta potencia o un un tambucho o cofre sin ventilación.

Durante la construcción de una batería, hay quienes las comprimen con una fuerza de 300 kilos, pero la mayoría de los fabricantes simplemente las dejan libres o las fijan con cinta de nylon antes de ponerlas en la caja, en la que no van comprimidas. En el caso de las baterías que montamos en este artículo, NO comprimimos, pero si fijamos el paquete con separadores aislantes, utilizando unas láminas de fibra de vidrio, y limitamos el espacio con varillas para que no puedan crecer en tamaño durante la carga. Las celdas se comprimen de forma natural durante la parta alta del ciclo de carga. Nada más.

Como las baterías vienen de fábrica cargadas a un 70% y por tanto ya vienen dilatadas aunque no comprimamos nada, pero si las fijamos, es más que suficiente para irnos a la parte de la gráfica en la que nos acercaremos a los 3.500 ciclos COMPLETOS de carga y descarga, y conseguir una degradación con el tiempo menor del 20%. De sobra para nuestras expectativas…

Máxime, cuando la tecnología actual en el campo de las baterías está en plena efervescencia y mucho antes de llegar a su vida completa, tras 20 ó 30 años de uso, allá por el año 2.050, vamos a tener nuevas químicas y tecnologías que dejarán obsoletas a estas nuevas y actuales LiFePo4.  Hablamos de las futuras baterías de estado sólido en Litio, o a las futuras baterías de Sodio, que empezaremos a ver en el mercado mucho antes de lo que pensamos.

En definitiva; Podemos dejarnos de líos y compresiones y buscar un lugar para la instalación del parque, que tenga buena ventilación y que no esté sometido a altas temperaturas, evitando tambuchos recalentado en verano o el horrible calor que suelta la sala de máquinas en un yate a motor. Es mejor localizar alguna sentina del salón o un hueco debajo de la cama de un camarote o en la zona de proa.

El caso del paralelo

Andaba paseando descalzo entre la cocina y el salón y noté ese día que el suelo se encontraba demasiado caliente. De inmediato pensé en algún problema con las baterías del parque de servicio, que se encuentran debajo del plan. El barco tiene la friolera de 9 baterías de 24 voltios de 110 Ah, sumadas en paralelo, lo cual NO es para nada una configuración idónea. Realmente cada batería de servicio está formada por dos baterías en serie de 12 voltios, lo cual da un total de 18 baterías de ácido, a las que se deben sumar las de arranque de motores y generador. En definitiva… un auténtico horror en ácido/plomo, del todo desaconsejable.

En general, en muchos barcos tenemos varias baterías de plomo conectadas en paralelo, para aumentar la capacidad total del parque de servicios. Esto está bien hasta cierto límite, pero es causa de problemas si una de ellas falla, desencadenando un fallo en cadena de todo el parque, si no estamos muy atentos...

De hecho los fabricantes de ácido plomo NO aconsejan montar baterías en paralelo y anulan la garantía de las baterías si conectamos más de 2 en paralelo. El paralelo con baterías de plomo se hace tal cual, sin ningún sistema electrónico de protección que las "defienda" entre sí, como si ocurre con las nuevas de litio. Y es que la tecnología del plomo es tan antigua, que nunca se pensó en adaptarlas con las nuevas soluciones electrónicas (BMS).

Si debido al paso del tiempo, el vaso de una de las baterías de plomo se cortocircuita, lo cual ocurrirá con seguridad tarde o temprano debido a la degradación que ocurre con el paso del tiempo, esa batería pasa a tener una tensión inferior al resto de baterías, en unos 10 voltios. Está muerta. Pero eso no es lo peor...

Al tener una tensión inferior al resto de baterías de servicio, todo el resto de baterías del parque que están a una tensión mayor (pongamos 13 voltios), vuelcan energía sobre la batería estropeada, al intentar equilibrar la tensión del parque. Como consecuencia de todo ello, la batería de 10 voltios que nunca puede llegar a 12 voltios pues tiene un vaso comunicado, actuará como una carga y empieza a hervir, con gran desprendimiento de calor e hidrógeno. El resto de baterías que reciben energía del cargador de baterías, continúan mandando energía  a la estropeada, sin parar, generando aún más calor, y acaban por destruirse todas ellas.

Algunos defienden el montaje de numerosas baterías de plomo en paralelo, montando fusibles a la salida de cada batería y antes de unirse en el paralelo. La idea es que la batería estropeada, al recibir mucha corriente, funda este fusible y quede aislada del resto. Pero para que esto ocurra, los amperios del fusible no pueden ser demasiado altos, lo cual puede limitar el funcionamiento del parque de servicios en caso de tener que ser utilizado para suministrar grandes corrientes puntuales, como ocurre con el uso de una hélice de proa, un molinete o un inversor ondulador. Por tanto esto NO es una buena solución. 

En definitiva, un único vaso estropeado de una sola batería, destruye todo el parque de baterías, pues en la conexión en paralelo con baterías de plomo, no existe ningún circuito que las proteja a las unas de otras.

Paralelos en litio

Cuando montamos varias baterías de litio en paralelo estas equilibrarán la carga entre ellas para estar iguales en tensión. Si por la razón que sea (haber, por ejemplo, dejado una de ellas apagada) el desequilibrio de tensión entre baterías es importante, y al tener muy baja resistencia interna, el flujo de energía trasvasado podría ser muy grande y bloquear el BMS por exceso de corriente.

Por ello algunos fabricantes de BMS, ofrecen un módulo que vamos a montar en cada batería y que permite “puentear” el control que efectúa el BMS a través de la conexión negativa de la batería, permitiendo el flujo de energía entre baterías en paralelo y limitándolo a 15 amperios (en nuestro caso) o una potencia máxima de equilibrado de unos 400 watios.

Con baterías LiFePo4,  totalmente nuevas y bien ecualizadas, este módulo de paralelo no es necesario, pero cuando las baterías con el tiempo puedan desequilibrarse entre sí, es interesante el montaje de este sistema que hemos preferido adoptar desde el comienzo.