Diferencia entre el tipo de enfriamiento en sistemas BESS: ¿aire o líquido?
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En los sistemas de almacenamiento de energía con baterías, conocidos como BESS, no basta con evaluar capacidad, potencia o química. La temperatura a la que operan las celdas también influye directamente en su rendimiento, seguridad y vida útil.
En sistemas basados en litio-ferrofosfato (LiFePO4 o LFP), la gestión térmica es especialmente importante porque las baterías deben mantenerse dentro de un rango adecuado de operación para evitar degradación acelerada y problemas de seguridad.
Por eso, al diseñar un proyecto BESS, una de las decisiones clave es elegir cómo se enfriará el banco de baterías.
¿Refrigeración por aire o por líquido? La respuesta depende de la escala, la potencia y las condiciones ambientales del proyecto.
¿Por qué es tan importante controlar la temperatura en un BESS?
De acuerdo con el material, el rango óptimo de operación para las celdas de litio se encuentra entre 20 °C y 35 °C.
Cuando la temperatura supera estos límites, pueden acelerarse procesos de degradación de los electrodos, reducirse el número de ciclos disponibles y aumentar el riesgo de thermal runaway o embalamiento térmico.
En el extremo contrario, temperaturas inferiores a 0 °C incrementan la resistencia interna y pueden provocar formación de dendritas de litio durante la carga.
Por esta razón, el Thermal Management System (TMS) no es un componente secundario: forma parte esencial de la arquitectura de un sistema BESS.
Tres formas de gestionar térmicamente una batería
Existen tres arquitecturas principales para controlar la temperatura dentro de un sistema de almacenamiento:
- Refrigeración pasiva por aire.
- Refrigeración activa por aire.
- Refrigeración por líquido.
Cada alternativa tiene diferentes niveles de eficiencia térmica, complejidad, costo y mantenimiento.
Refrigeración pasiva por aire: simplicidad para sistemas pequeños
La refrigeración pasiva aprovecha la convección natural.
El calor generado por las baterías se disipa a través de la carcasa o mediante disipadores de aluminio, sin utilizar ventiladores ni otros componentes mecánicos para mover el aire.
Principales ventajas
Su mayor fortaleza es la simplicidad.
Al no contar con partes móviles:
- No consume energía auxiliar.
- Requiere muy poco mantenimiento.
- Presenta una alta confiabilidad mecánica.
Sin embargo, esta simplicidad también limita su capacidad para disipar grandes cantidades de calor.
¿Dónde tiene sentido?
Su capacidad térmica es reducida y no está diseñada para responder a altas tasas de descarga o condiciones ambientales extremas.
Por ello, el material la orienta principalmente a sistemas residenciales de bajo voltaje y pequeña escala.
Refrigeración activa por aire: mayor capacidad con ventilación forzada
El siguiente nivel es la refrigeración activa por aire.
En este caso, ventiladores o extractores impulsan aire a través de ductos o directamente entre los módulos de baterías.
En sistemas más avanzados dentro de contenedores, esta arquitectura puede complementarse con equipos HVAC de precisión.
Ventajas del enfriamiento activo por aire
Frente a una solución pasiva, permite manejar una mayor carga térmica manteniendo una arquitectura relativamente sencilla.
Entre sus ventajas están:
- CAPEX moderado.
- Diseño estructural simple.
- Facilidad de mantenimiento.
Esto la convierte en una opción atractiva para proyectos donde se necesita mayor disipación térmica sin migrar todavía a una solución líquida.
El problema de los gradientes térmicos
Uno de los principales retos del enfriamiento por aire es mantener la misma temperatura en todas las celdas.
A medida que el aire atraviesa el sistema, absorbe calor. Esto significa que las baterías ubicadas al final del recorrido pueden recibir aire más caliente que aquellas situadas al inicio.
El resultado pueden ser gradientes térmicos entre celdas.
Además, el sistema requiere energía para operar ventiladores y puede quedar expuesto a entrada de polvo o humedad si el gabinete no cuenta con un sellado NEMA o IP apropiado.
¿Dónde se utiliza?
La refrigeración activa por aire está orientada a:
- Sistemas residenciales modulares.
- Proyectos comerciales de media escala.
- Gabinetes instalados en climas templados.
Es una solución intermedia entre la sencillez del enfriamiento pasivo y la mayor capacidad térmica de la refrigeración líquida.
Refrigeración líquida: mayor control térmico para proyectos exigentes
En los sistemas de liquid cooling, un fluido caloportador —habitualmente una mezcla de agua y glicol— circula mediante placas frías de aluminio ubicadas en contacto con las celdas o módulos.
El fluido absorbe el calor y posteriormente lo transfiere hacia un radiador externo o un chiller de alta precisión.
La diferencia fundamental frente al aire es su capacidad para transportar calor.
¿Por qué el líquido es más eficiente?
El material señala que el líquido ofrece una transferencia térmica significativamente superior al aire.
Esta mayor capacidad permite controlar con mayor precisión la temperatura interna del sistema, algo especialmente importante en baterías sometidas a altas potencias y ciclos frecuentes.
Temperaturas más homogéneas entre celdas
Una de sus ventajas más importantes es la uniformidad térmica.
Los sistemas líquidos pueden mantener diferencias de temperatura entre celdas inferiores a aproximadamente 2 °C a 3 °C.
Esto es relevante porque una batería no solo necesita mantenerse dentro de un rango correcto: también conviene evitar diferencias importantes de temperatura entre módulos.
Una operación térmicamente más uniforme ayuda a reducir el estrés desigual entre las celdas.
Menos espacio para sistemas de mayor densidad
La refrigeración líquida también modifica la arquitectura física del BESS.
Al no requerir grandes ductos para mover aire, el documento señala que puede reducir el footprint del contenedor entre 30% y 40%.
Para proyectos comerciales, industriales o Utility Scale, donde la densidad energética y el espacio disponible son factores importantes, esta característica puede convertirse en una ventaja de diseño.
Menor consumo auxiliar
Otro beneficio mencionado es un menor consumo de energía auxiliar frente a soluciones que requieren una circulación de aire más intensiva.
Esto puede contribuir a una mayor eficiencia global del sistema y mejorar su Round-Trip Efficiency (RTE).
¿Entonces el liquid cooling no tiene desventajas?
Sí las tiene.
La mayor capacidad de control térmico implica también una arquitectura más compleja.
Entre las principales consideraciones están:
- Mayor inversión inicial.
- Riesgo potencial de fugas del refrigerante.
- Mantenimiento preventivo más especializado.
Por ello, utilizar refrigeración líquida en cualquier proyecto no necesariamente tendría sentido.
Debe justificarse por la escala, densidad energética, potencia y condiciones de operación del sistema.
Aire vs. líquido: ¿cuál es mejor?
No existe una respuesta universal.
La tecnología correcta depende del proyecto.
El enfriamiento por aire resulta más práctico y económico en proyectos pequeños donde la densidad térmica y las tasas de descarga son menores.
El enfriamiento líquido cobra mayor valor conforme aumenta la potencia, la densidad energética y la exigencia térmica del sistema.
En proyectos industriales, C&I y Utility Scale, controlar con precisión la temperatura de cientos o miles de celdas puede convertirse en un factor determinante para el funcionamiento del BESS.
¿Cuándo elegir refrigeración por aire?
De acuerdo con el documento, puede ser una alternativa apropiada cuando hablamos de:
- Sistemas residenciales.
- Instalaciones comerciales pequeñas o medianas.
- Menores tasas de descarga.
- Menor densidad térmica.
- Proyectos donde se prioriza una arquitectura sencilla y un CAPEX más contenido.
En estos escenarios, una solución bien dimensionada por aire puede cumplir adecuadamente con las necesidades térmicas del proyecto.
¿Cuándo elegir refrigeración líquida?
La refrigeración líquida está orientada principalmente a:
- BESS de gran escala.
- Aplicaciones industriales.
- Proyectos C&I de alta potencia.
- Sistemas instalados en regiones con temperaturas elevadas.
- Aplicaciones donde la homogeneidad térmica es prioritaria.
- Proyectos con mayor densidad energética y restricciones de espacio.
Aquí, la mayor eficiencia de transferencia térmica puede justificar la complejidad adicional.
Soluciones BESS disponibles en Corey Solar
Corey Solar cuenta con alternativas para ambos tipos de aplicación.
Para proyectos de menor escala, el documento menciona soluciones con refrigeración por aire de marcas como:
- Pylontech.
- Growatt.
- Fortress Power.
Mientras que, para aplicaciones industriales con mayores exigencias térmicas, se incluye el JinkoESS SunGiga de 215 kWh, con sistema de refrigeración líquida.
Esto permite que el instalador seleccione la arquitectura térmica de acuerdo con las necesidades reales del proyecto y no únicamente con base en una tecnología específica.
Lo que debe analizar un instalador antes de elegir
¿Aire o líquido? ¿Qué nivel de gestión térmica necesita este proyecto?
Para responderla, es necesario considerar la escala del BESS, la potencia, las condiciones ambientales, la densidad energética, el espacio disponible y las exigencias operativas.
En un proyecto pequeño, aumentar innecesariamente la complejidad puede elevar costos.
En uno industrial, subestimar la gestión térmica puede afectar la operación y la vida útil del almacenamiento.
Conclusión
La gestión térmica es uno de los componentes más importantes de un sistema BESS.
La refrigeración por aire ofrece una solución sencilla y rentable para aplicaciones residenciales y comerciales de menor escala, mientras que la refrigeración líquida proporciona una transferencia térmica superior, mayor homogeneidad entre celdas y menor footprint para sistemas de alta potencia y densidad energética.
Por eso, no existe un método de enfriamiento que sea mejor para todos los proyectos.
Existe el método correcto para cada aplicación.
En Corey Solar encuentras soluciones de almacenamiento para distintos niveles de potencia y exigencia térmica, desde sistemas refrigerados por aire hasta BESS industriales con liquid cooling.
No solo dimensiona la batería. Dimensiona también cómo vas a mantenerla dentro de su temperatura ideal.