Published February 6, 2026 | Version v1
Journal article Open

Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías de Ion-Litio y Celdas de Hidrógeno en Microrredes Inteligentes: Una Revisión

Authors/Creators

  • 1. Instituto Superior Universitario Carlos Cisneros
  • 2. SICAP Consultoría Académica y Profesional

Description

Introducción: Las microrredes inteligentes, integran recursos energéticos distribuidos y fuentes renovables, fortaleciendo la resiliencia del sistema eléctrico. Su principal problemática, radica en la variabilidad e intermitencia de generación, junto con desafíos de almacenamiento energético. Objetivo: Se analizó los sistemas de almacenamiento de energía, basados en baterías de ion-litio y celdas de hidrógeno, en microrredes inteligentes, examinando características técnicas, modelos de operación, desafíos de implementación y perspectivas futuras. Metodología: Se empleó investigación de nivel descriptivo, con método analítico-sintético, mediante diseño bibliográfico, basado en revisión no sistemática, de literatura científica en bases de datos científicas relevantes, priorizando artículos de los últimos quince años. Resultados: Las baterías de ion-litio, dominan el almacenamiento a corto y mediano plazo. El hidrógeno complementa el sistema de almacenamiento a largo plazo, mediante almacenamiento estacional, aunque sistemas 100% renovables, resultan impracticables actualmente. Los sistemas híbridos batería-hidrógeno, logran reducciones del 24.45% en costos anuales, y 59% en capacidad de batería requerida. Conclusión: No existe solución universal; la selección óptima depende del contexto específico. Las batería tienen los costos más bajos, mientras el hidrógeno, proporciona resiliencia estratégica. Los sistemas híbridos, representan la aproximación más versátil, requiriendo arquitecturas de control distribuido inteligentes, y políticas públicas habilitadoras, para materializar la transición energética descarbonizada.  Área de estudio general: Energía.  Área de estudio específica: Almacenamiento en energías renovables.

Abstract (English)

Introduction: Smart microgrids integrate distributed energy resources and renewable sources, strengthening electrical system resilience. Their main challenge lies in generation variability and intermittency, along with energy storage difficulties. Objective: Energy storage systems based on lithium-ion batteries and hydrogen fuel cells in smart microgrids were analyzed, examining technical characteristics, operation models, implementation challenges, and future perspectives. Methodology: Descriptive-level research was employed, using an analytical-synthetic method through bibliographic design, based on non-systematic review of scientific literature in relevant databases, prioritizing articles from the last fifteen years. Results: Lithium-ion batteries dominate short and medium-term storage. Hydrogen complements long-term storage systems through seasonal storage, although 100% renewable systems are currently impractical. Battery-hydrogen hybrid systems achieve reductions of 24.45% in annual costs and 59% in required battery capacity. Conclusion: There is no universal solution; optimal selection depends on specific context. Batteries have the lowest costs, while hydrogen provides strategic resilience. Hybrid systems represent the most versatile approach, requiring intelligent distributed control architectures and enabling public policies to materialize the decarbonized energy transition.  General area of study: Energy. Specific area of study: Renewable energy storage.

Files

1 almacenamiento_energía_litio_hidrógeno_quark_2026_pp1-19.pdf

Files (303.5 kB)

Additional details

Additional titles

Translated title (English)
Energy Storage Systems with Lithium-Ion Batteries and Hydrogen Cells in Smart Microgrids: A Review

References

  • P. Arévalo, D. Benavides, D. Ochoa-Correa, A. Ríos, D. Torres y C. W. Villanueva-Machado, «Smart microgrid management and optimization: a systematic review towards the proposal of smart management models,» Algorithms, vol. 18, nº 7, p. 429, 7 2025
  • L. Yang, L. Wu y G. Li, «Enhanced energy management in smart microgrids using hybrid optimization and demand response strategies,» International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 164, nº s.n., p. 110421, 3 2025.
  • M. Nikzad, «Risk-averse stochastic multi-objective optimization for time-of-use demand response pricing in smart microgrids,» Energy, vol. 322, nº s.n., p. 135733, 5 2025.
  • D. Q. Oliveira, O. R. Saavedra, K. Santos-Pereira, J. D. Pereira, D. S. Cosme, L. S. Veras, ... y V. B. Riboldi, «A critical review of energy storage technologies for microgrids,» Energy Systems, vol. 16, nº 3, pp. 1063-1092, 7 2021.
  • R. Hou, J. Liu, W. Chen y J. Liu, «Enhancing stability of wind power generation in microgrids via integrated adaptive filtering and power allocation strategies within hybrid energy storage systems,» Journal of Energy Storage, vol. 111, nº s.n., p. 115392, 3 2025.
  • Q. Zhang, Y. Mu, H. Jia, X. Yu y K. Hou, «Optimized hybrid hydrogen-battery storage planning for Island microgrids: A TSA-THC approach for addressing multi-time-scale imbalances,» Applied Energy, vol. 398, nº s.n., p. 126405, 11 2025.
  • Y. Guo, J. Liu, P. Xie, G. Qin, Q. Zhang y H. Sun, «Research on Coordinated Control of Power Distribution in Hydrogen-Containing Energy Storage Microgrids,» Energies, vol. 18, nº 4, p. 831, 2 2025.
  • X. Fang, Z. Chen y J. Li, «Optimized multi-head self-attention mechanism for SOH prediction in lithium-ion battery energy storage systems within microgrids,» Electric Power Systems Research, vol. 238, nº s.n., p. 11182, 1 2025.
  • V. Safavi, A. M. Vaniar, N. Bazmohammadi, J. C. Vasquez, O. Keysan y J. M. Guerrero, «A battery degradation-aware energy management system for agricultural microgrids,» Journal of Energy Storage, vol. 108, nº s.n., p. 115059, 2 2025.
  • E. Hosseini, P. Horrillo-Quintero, D. Carrasco-Gonzalez, P. Garcia-Trivino, R. Sarrias-Mena, C. A. Garcia-Vazquez y L. M. Fernandez-Ramirez, «Reinforcement learning-based energy management system for lithium-ion battery storage in multilevel microgrid,» Journal of Energy Storage, vol. 109, nº s.n., p. 115114, 2 2025.
  • B. Modu, M. P. Abdullah, A. Alkassem, M. F. Hamza y A. L. Bukar, «The role of hybrid hydrogen-battery storage in a grid-connected renewable energy microgrid considering time-of-use electricity tariffs,» Journal of Energy Storage, vol. 105, nº s.n., p. 114729, 1 2025.
  • A. Alemam, A. S. Al-Sumaiti y I. Afgan, «Optimized hybrid storage standalone microgrid with electrical, heat, and hydrogen loads based on stochastic photovoltaic modelling,» Energy Conversion and Management, vol. 27, nº s.n., p. 101091, 7 2025.
  • S. A. Kalhoro, T. M. Masaud y E. F. El-Saadany, «Optimal Planning of a Hybrid Fuel-Cell–Battery System for Microgrid Applications,» IEEE Systems Journal, vol. s.n., nº s.n., pp. 1-12, 10 2025.
  • A. L. Bukar, A. S. Menesy, M. Kassas, M. A. Abido, B. Modu y M. F. Hamza, «Optimal design of hydrogen storage-based microgrid employing machine learning models,» International Journal of Hydrogen Energy, vol. 159, nº s.n., p. 150539, 8 2025.
  • R. Hernández-Sampieri, C. Fernández-Collado y P. Baptista-Lucio, Metodología de la Investigación, McGraw-Hill, 2014.
  • A. Rodríguez-Jiménez y A. O. Pérez-Jacinto, «Métodos científicos de indagación y de construcción del conocimiento,» Revista ean, vol. s.n., nº 82, pp. 179-200, 1-6 2017.
  • F. G. Arias, El proyecto de investigación. Introducción a la metodología científica. 6ta, Fidias G. Arias Odón, 2012.
  • J. Silamani y A. G. Goris, «Utilidad y tipos de revisión de literatura,» Ene: Revista de enfermería, vol. 9, nº 2, 2015.
  • A. Khan, H. Al Rashid, P. K. Roy, S. I. Chowdhury y S. A. Sathi, «Challenges and the Way to Improve Lithium‐Ion Battery Technology for Next‐Generation Energy Storage,» Energy & Environmental Materials, vol. 8, nº 6, p. e700088, 7 2025.
  • S. Peng, Y. Shen, G. Xia, S. Maddipatla, L. Kong y M. S. Khan, «Basics of Lithium‐Ion Battery Technology,» de The Safety Challenges and Strategies of Using Lithium‐Ion Batteries, Wiley, 2025, pp. 1-20.
  • A. S. Mekonnin, K. Wacławiak, M. Humayun, S. Zhang y H. Ullah, «Hydrogen storage technology, and its challenges: a review,» Catalysts, vol. 15, nº 3, p. 260, 3 2025.
  • P. C. McKinley, M. Wilber y E. Whitney, «Learning from Arctic Microgrids: Cost and Resiliency Projections for Renewable Energy Expansion with Hydrogen and Battery Storage,» Sustainability, vol. 17, nº 13, p. 5996, 6 2025.
  • B. Indrajith y K. Gunawardane, «Navigating the Intersection of Microgrids and Hydrogen: Evolutionary Trends, Challenges, and Future Strategies,» Energies, vol. 18, nº 3, p. 614, 1 2025.
  • Q. Wang, K. Gunawardane y L. Li, «A Review of Multi-Port Converter Architecture in Hydrogen-Based DC Microgrid,» Energies, vol. 18, nº 24, p. 6487, 12 2025.