Nuevas medidas de seguridad implementadas en baterías y BESS

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) son, sin duda, el pilar de la descarbonización. Permiten integrar renovables, estabilizar la red y reducir costes, con una madurez tecnológica que ha crecido de manera exponencial en las últimas décadas.

El principal desafío de seguridad al que se enfrentan las baterías es el riesgo inherente de incendio. Para ello, se han centrado esfuerzos en mitigar el fenómeno que causa estos eventos: la fuga térmica (thermal runaway), que es una peligrosa reacción en cadena donde el sobrecalentamiento de una celda se propaga a las adyacentes.

La adopción de químicas más seguras —como el fosfato de hierro y litio (LFP)— y la aplicación de estándares de calidad rigurosos han sido factores clave, ya que han mitigado enormemente el riesgo originado por fallos intrínsecos de las celdas. Sin embargo, si bien los sistemas son más seguros que nunca, no están completamente exentos de fallos. Aunque la seguridad ha mejorado notablemente en los últimos años (de hecho, los datos de industria muestran una drástica caída del 97% en las tasas de incidentes de BESS entre 2018 y 2023), el riesgo no se limita exclusivamente a la celda, sino que también se encuentra en el diseño del pack, la instalación, el software de control y la operación diaria.

Una estadística revela dónde se encuentra el desafío actual: más del 50% de todos los fallos del sistema BESS ocurren en los primeros dos años de operación. El principal peligro ya no es un fallo propio de la química de la celda, sino que está relacionado con la integración del sistema, los controles o los componentes propios del mismo. Un fallo en estos componentes puede, a su vez, crear las condiciones idóneas para un evento térmico, lo que pone de manifiesto que la seguridad debe mirar más allá de la celda.

Este entendimiento de la migración del riesgo ha forzado a la industria a evolucionar, puesto que no basta con intentar que las celdas de la batería sean perfectas. Los diseños actuales de las baterías protegen todo el sistema mediante diferentes estrategias. La seguridad ya no se concibe como un solo componente, sino como un ecosistema integrado donde se protege el ciclo de vida completo del sistema. De ahí surge el concepto de “defensa en capas”, donde la seguridad deja de ser una sola barrera que busca ser infalible y pasa a ser una serie de muros concéntricos diseñados para gestionar el riesgo

La seguridad ya no se delega en un solo componente, sino en una serie de barreras sucesivas: desde la elección de una química segura (Capa 1) hasta la predicción de fallos antes de que ocurran (Capa 4).

1. Química intrínseca

Se seleccionan químicas estables (como LFP) por su estabilidad térmica superior, y, por tanto, menor riesgo de propagación térmica. No se elimina el riesgo por completo, pero se parte de una base más segura. Además, la industria sigue investigando nuevas tecnologías más seguras, como es el estado sólido, donde se elimina el electrolito líquido, inflamable, que es el principal combustible que propaga el fuego en una fuga térmica.

2. Diseño Activo.

Aquí se integran sistemas de gestión de baterías (BMS) avanzados para monitoreo a nivel de celda y se emplea gestión térmica líquida de alta eficiencia para eliminar los puntos calientes (hotspots), un precursor clave de la degradación y el fallo. Los principales aspectos que se tienen en cuenta en este punto son:

• BMS con supervisión a nivel de celda.
• Refrigeración eficaz para evitar puntos calientes.
• Protecciones correctas (fusibles, interruptores, contactores) y cableado bien dimensionado.
• Compartimentación óptima, para evitar que un problema en un módulo no afecte a la integridad de los demás.
• Desconexión segura: rutas claras para cortar energía y ventilar gases.

3.Cumplimineto y verificación

La normativa pasa de ser solo un requisito a una herramienta de diseño, empleándose para validar los diseños contra la propagación de fugas térmicas. En este aspecto, las normas clave son:

• UL 9540A: ensayo que aporta datos sobre propagación de fuego.
• UL 9540: certifica que el sistema completo cumple requisitos de seguridad.
• NFPA 855: criterios de instalación (distancias, compartimentación, densidad).

4. Operación predictiva

Esta es la respuesta directa al riesgo de fallo prematuro de los BESS. Las plataformas de mantenimiento predictivo basadas en inteligencia artificial (IA) monitorean continuamente el estado de salud, no solo de las celdas, sino de todo el sistema, para predecir fallos antes de que ocurran. Para ello, se apoyan en algoritmos y en técnicas de machine learning (ML) supervisado para identificar los precursores de fallo, transformando la seguridad desde un punto de vista estático a un estado operativo dinámico.

Siguiendo el enfoque de "defensa en capas", las innovaciones tecnológicas más recientes no actúan de forma aislada, sino que vienen a reforzar y optimizar cada una de esas barreras. Las tendencias actuales que dominan la industria son, de hecho, la materialización de este concepto, demostrando cómo el sector está buscando refinar la seguridad en cada nivel, desde la respuesta inmediata a un fallo hasta la selección de los materiales del futuro.

La nueva prioridad no es apagar, sino enfriar

La prioridad ya no es solo apagar la llama, sino extraer calor con la máxima rapidez. Si no se enfría activamente, el calor atrapado propicia posibles re-igniciones y la propagación en cascada a módulos vecinos. Por ello, la supresión moderna ha pasado de ser un problema químico (quitar oxígeno) a uno termodinámico: “robar” energía térmica más rápido de lo que la batería puede generarla.

Sensores de off-gas como alerta temprana.

El mejor momento para detener un incendio es antes de que comience. Mucho antes de observar humo, una celda de batería que está fallando empieza a liberar gases específicos (off-gas). Los nuevos sistemas de seguridad se centran en "oler" estos gases. Detectarlos prematuramente da un tiempo extra para la toma de acciones, como seccionar el módulo afectado, reducir la carga del sistema o ventilar el contenedor, deteniendo el problema antes de que se vuelva catastrófico.

La transición ecológica de los agentes extintores (Adiós, PFAS)

Las regulaciones están forzando una rápida eliminación de los agentes extintores que contienen PFAS (sustancias químicas persistentes y tóxicas). La industria se está moviendo hacia alternativas más limpias como el agua nebulizada o el nitrógeno.

La diversificación química: más allá del litio

El dominio absoluto del litio-ion tradicional se está diversificando con nuevas tecnologías que priorizan la seguridad y el coste sobre la pura densidad energética. Por un lado, el sodio-ion ya se consolida como una alternativa real para el almacenamiento estacionario, priorizando un menor coste y una mayor seguridad intrínseca sobre la densidad energética. Simultáneamente, avanza la gran promesa del estado sólido, que busca atajar el riesgo de raíz al eliminar el electrolito líquido inflamable y, aunque su adopción masiva en BESS aún está en desarrollo, representa una solución definitiva a nivel de celda.

La evolución de la seguridad en BESS demuestra una madurez notable de la industria. Se ha superado la idea de una solución única, aceptando que el riesgo no es exclusivo de la celda individual, sino que involucra a la complejidad del sistema integrado. El paradigma de "defensa en capas" no es un estado estático, sino una estrategia dinámica que se adapta y fortalece continuamente con nuevas tecnologías, desde químicas más seguras hasta el uso de IA predictiva. Este enfoque es el que finalmente persigue garantizar que los sistemas de almacenamiento puedan cumplir su promesa como pilar de la descarbonización, construyendo una red energética no solo más limpia, sino más resiliente y, sobre todo, segura.