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El avance de las baterías de hierro podría competir con el litio

Las redes eléctricas del mundo se tambalean bajo la presión de los precios volátiles de los combustibles fósiles y la necesidad de abandonar las fuentes de energía contaminantes. Una solución puede estar al alcance de la mano, gracias a una innovadora batería que es una alternativa más barata a la tecnología de iones de litio.

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SB Energy Corp., una empresa estadounidense de energías renovables que forma parte de la empresa japonesa SoftBank Group Corp., está realizando una compra récord de las baterías fabricadas por ESS Inc. La empresa de Oregón afirma que cuenta con una nueva tecnología que puede almacenar energía renovable durante más tiempo y ayudar a superar algunos de los problemas de fiabilidad que han provocado apagones en California y precios récord de la energía en Europa.

Las unidades, que se basan en la llamada “química de flujo de hierro“, se utilizarán en proyectos solares a escala de servicios públicos repartidos por todo Estados Unidos, permitiendo que esas centrales eléctricas proporcionen electricidad durante horas después de que se ponga el sol. SB Energy comprará en los próximos cinco años baterías suficientes para abastecer a 50.000 hogares estadounidenses durante un día.

“El almacenamiento de energía de larga duración, como esta batería de flujo de hierro, es clave para añadir más energías renovables a la red”, dijo Venkat Viswanathan, experto en baterías y profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad Carnegie Mellon.

ESS fue fundada en 2011 por Craig Evans, ahora presidente, y Julia Song, directora de tecnología. Reconocieron que, aunque las baterías de iones de litio desempeñarán un papel fundamental en la electrificación del transporte, el almacenamiento de energía a escala de red de mayor duración necesitaba una batería diferente. Esto se debe a que, si bien el precio de las baterías de iones de litio ha bajado un 90% en la última década, sus ingredientes, que a veces incluyen metales caros como el cobalto y el níquel, limitan lo que puede bajar el precio.

El acuerdo por 2 gigavatios-hora de baterías tiene un valor de al menos 300 millones de dólares, según ESS. Rich Hossfeld, director general de SB Energy, dijo que la genialidad de las unidades reside en su simplicidad.

“La batería está hecha de sal de hierro y agua”, dijo Hossfeld. “A diferencia de las baterías de iones de litio, las de flujo de hierro son realmente baratas de fabricar”.

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Todas las baterías tienen cuatro componentes: dos electrodos entre los que se mueven las partículas cargadas al cargarse y descargarse la batería, un electrolito que permite que las partículas fluyan sin problemas y un separador que evita que los dos electrodos formen un cortocircuito.

Sin embargo, las baterías de flujo no se parecen en nada a las que hay en los smartphones o los coches eléctricos. Esto se debe a que el electrolito debe moverse físicamente mediante bombas cuando la batería se carga o descarga. Eso hace que estas baterías sean grandes, y el principal producto de ESS se vende dentro de un contenedor de transporte.

Lo que ocupan en espacio, lo compensan en coste. Las baterías de iones de litio para el almacenamiento a escala de red pueden costar hasta 350 dólares por kilovatio-hora. Pero ESS afirma que su batería podría costar 200 dólares por kWh o menos en 2025.

Y lo que es más importante, añadir capacidad de almacenamiento para cubrir interrupciones más largas en una planta solar o eólica puede no requerir la compra de una batería completamente nueva. Las baterías de flujo sólo requieren un electrolito adicional, que en el caso de ESS puede costar tan sólo 20 dólares por kilovatio hora.

“Se trata de algo muy importante”, afirma Eric Toone, director científico de Breakthrough Energy Ventures, que ha invertido en ESS. “Llevamos toda la vida hablando de las baterías de flujo y ahora está ocurriendo de verdad”.

La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos construyó una batería de flujo ya en 1980. Como estas baterías utilizaban agua, presentaban una opción mucho más segura para las aplicaciones espaciales que las baterías de iones de litio desarrolladas en esa época, que eran famosas por incendiarse. Hossfeld afirma que ha conseguido permisos para las baterías ESS, incluso en California, una zona propensa a los incendios, que no se habrían concedido a las versiones de iones de litio.

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Sin embargo, las baterías de flujo de hierro presentan un problema. Durante la carga, la batería puede producir una pequeña cantidad de hidrógeno, síntoma de reacciones que, si no se controlan, acortan la vida de la batería. La principal innovación de ESS, según Song, era una forma de mantener el hidrógeno producido dentro del sistema y así alargar enormemente su vida.

“En cuanto se cierra el círculo del hidrógeno, se convierte de repente un prototipo de laboratorio en una opción de batería comercialmente viable”, afirma Viswanathan. La batería de flujo de hierro de ESS puede soportar más de 20 años de uso diario sin perder mucho rendimiento, dijo Hossfeld.

En la fábrica de la empresa, cerca de Portland, unos robots amarillos cubren láminas de plástico con productos químicos y las pegan para formar los núcleos de las baterías. En el interior de los contenedores de transporte, cubas llenas de electrolito alimentan cada electrodo mediante bombas, lo que permite a la batería hacer su trabajo de absorber energía renovable cuando brilla el sol y liberarla cuando oscurece.

Es un primer paso prometedor. La batería de ESS es una solución barata que actualmente puede proporcionar unas 12 horas de almacenamiento, pero las empresas de servicios públicos acabarán necesitando baterías que puedan durar mucho más tiempo a medida que se añadan más energías renovables a la red. A principios de este mes, por ejemplo, la falta de almacenamiento contribuyó a un aumento récord de la energía en el Reino Unido cuando la velocidad del viento se mantuvo baja durante semanas. Las empresas emergentes como Form Energy Inc. también están utilizando hierro, un material abundante y barato, para construir nuevas formas de baterías que podrían superar a ESS en precio.

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Hasta ahora, ESS ha desplegado comercialmente 8 megavatios-hora de baterías de flujo de hierro. La semana pasada, luego de una evaluación de seis meses, la eléctrica española Enel Green Power SpA firmó un acuerdo único para que ESS construya una cantidad equivalente. Hossfeld de SB Energy, que también forma parte del directorio de ESS, dijo que la compañía probablemente compraría aún más capacidad de batería de ESS en los próximos cinco años.

A pesar de que sus libros de pedidos se llenan, ESS enfrenta un camino desafiante por delante. Llevar baterías nuevas al mercado es notoriamente difícil y el sector está plagado de nuevas empresas fallidas. Fundamentalmente, la tecnología de iones de litio obtuvo una ventaja y los clientes están más familiarizados con sus pros y sus contras. ESS tendrá que demostrar que sus baterías pueden satisfacer las rigurosas demandas de los operadores de centrales eléctricas.

El nuevo pedido debería ayudar a ESS, ya que parece salir a bolsa en unas semanas a través de una empresa de adquisición de propósito especial con una valoración de $ 1.07 mil millones. La cotización le reportará a la compañía $ 465 millones, que planea utilizar para ampliar sus operaciones.

Bloomberg

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