¿Cómo elegir la batería adecuada para los operadores de centros de datos?

No existe una "mejor" tecnología de baterías para los operadores de centros de datos. Cada tipo de batería tiene sus propias ventajas y desventajas y los operadores deben elegir el producto de batería más adecuado según sus necesidades.

I. Baterías de plomo-ácido en centros de datos

Las baterías de plomo-ácido siguen siendo populares hoy en día porque tienen un historial demostrado de confiabilidad. Son la opción más económica para aplicaciones a gran escala, ya que ofrecen excelente rendimiento y eficiencia, baja impedancia interna, alta tolerancia a una manipulación inadecuada y altos costos de adquisición.
El electrolito utilizado en las baterías de plomo-ácido consta de agua y ácido sulfúrico, y una placa de electrodo compuesta de esponja de plomo (electrodo negativo) y óxido de plomo (ánodo). El tipo principal de celda de batería de plomo-ácido es la batería de plomo-ácido regulada por válvula (VRLA), también conocida como batería "sellada" o "sin mantenimiento".
Las baterías VRLA están selladas, pero tienen una válvula que permite ventilar la acumulación interna de gases a la atmósfera. Normalmente no requieren mantenimiento directo y no es necesario llenarlos con agua, ya que el hidrógeno liberado durante el proceso de carga se recombina con el oxígeno para formar agua internamente. Hay dos tipos principales de baterías de plomo ácido reguladas por válvula (VRLA) en el mercado, la diferencia está en la mezcla de electrolitos: las baterías con espaciador de microfibra de vidrio (AGM) tienen el electrolito contenido en un espaciador de microfibra de vidrio altamente poroso; mientras que las baterías de gel tienen un electrolito en gel que consiste en una mezcla de ácido sulfúrico y sílice.
El tipo AGM de batería de plomo-ácido sellada regulada por válvula (VRLA) se utiliza comúnmente en fuentes de alimentación UPS debido a su menor resistencia interna, mayor potencia específica y eficiencia, menor tasa de autodescarga y menor costo de adquisición. Las baterías espaciadoras de microfibra de vidrio (AGM) se cargan más rápido y pueden proporcionar corrientes elevadas durante períodos cortos de tiempo.
Las baterías de plomo-ácido ricas en líquido tienen las placas de electrodos sumergidas en un electrolito ácido. Como no hay sello y, por lo tanto, el gas hidrógeno producido durante el funcionamiento se expulsa directamente al ambiente, su sistema de ventilación debe ser más robusto que el de las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula sellada (VRLA). En la mayoría de los casos, el banco de baterías se encuentra en una habitación exclusiva. Las baterías de plomo-ácido ricas en líquido deben mantenerse en posición vertical para su funcionamiento y requieren un llenado manual del nivel de agua.
Tienen una vida útil más larga y una mayor confiabilidad que las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula sellada (VRLA). El compartimento de las baterías de plomo-ácido debe mantenerse a una temperatura razonablemente constante (20-25°C) para evitar acortar la vida útil e incluso causar daños.

2. Baterías de iones de litio en centros de datos

En una batería de iones de litio, el “cátodo” suele ser un óxido metálico y el ánodo suele ser grafito de carbono poroso. Ambos están sumergidos en un electrolito líquido elaborado a partir de sales de litio y disolventes orgánicos.
Existe una amplia gama de baterías de iones de litio, que se pueden simplificar en seis tipos: óxido de litio y cobalto (LCO), óxido de litio y manganeso (LMO), óxido de litio y manganeso y cobalto (NMC), fosfato de litio y hierro (LFP), óxido de aluminio y níquel cobalto (NCA) y óxido de litio y titanio (LTO). La elección entre estas celdas depende de varios factores y no es posible realizar comparaciones precisas, ya que muchos aspectos, como la mecánica, el tamaño de las celdas y la mezcla de materiales activos, desempeñan un papel importante en el rendimiento.
Las baterías de iones de litio se están convirtiendo en una alternativa cada vez más atractiva a las baterías de plomo-ácido en entornos de centros de datos, donde la disponibilidad de energía es definitivamente una prioridad absoluta y las baterías de iones de litio ofrecen un mayor nivel de confiabilidad que las soluciones de plomo-ácido. No sólo cada batería individual es más segura y estable, sino que cada módulo de batería tiene un controlador electrónico que verifica continuamente la batería para detectar cualquier signo de cambios en el rendimiento.
La temperatura, la corriente, el voltaje y el estado de carga de cada batería se monitorean a nivel del gabinete, lo que brinda una imagen clara del estado actual de la batería y predice los tiempos de funcionamiento y el rendimiento futuros. Las baterías de iones de litio se pueden cargar más rápido que las baterías de plomo-ácido, proporcionan más ciclos de descarga/recarga que las baterías de plomo-ácido y ofrecen mayor densidad de potencia y eficiencia, especialmente a altas velocidades de descarga. Esto elimina el uso excesivo de la batería y al mismo tiempo reduce la cantidad de espacio necesario para la instalación de la batería. Aunque el precio de compra inicial de las baterías de plomo-ácido es más bajo, las baterías de iones de litio duran al menos el doble que las baterías de plomo-ácido de la misma especificación, lo que reduce el costo total de inversión. También se reducen los costos de mano de obra asociados con la extracción y el reemplazo de la batería. Las baterías de iones de litio generan menos calor residual, lo que se traduce en menores costos de refrigeración y una reducción de la huella de carbono.

3. Baterías de níquel-cadmio en centros de datos

Los electrodos de las baterías de níquel-cadmio constan de hidróxido de níquel (placa positiva) e hidróxido de cadmio (placa negativa). Las baterías de NiCd tienen una larga vida útil (hasta 20 años) y pueden soportar temperaturas extremas (de -20 °C a 40 °C). También tienen un ciclo de vida alto y toleran bien descargas profundas. Otros beneficios se relacionan con la baja resistencia interna, que proporciona una alta densidad de potencia y una capacidad de carga rápida. Las baterías de NiCd ofrecen largos tiempos de almacenamiento y un alto grado de protección contra el mal manejo.
Sin embargo, las baterías de NiCd son mucho más costosas que las baterías de plomo-ácido selladas y reguladas por válvula (VRLA) convencionales. Además, el proceso de eliminación/reciclado de baterías es costoso ya que tanto el níquel como el cadmio son tóxicos. Las baterías de NiCd también requieren mantenimiento en forma de adición de agua, especialmente en aplicaciones de alto ciclo o a altas velocidades de carga con ciertos métodos de carga.