Se producen nuevos avances en baterías que permiten vislumbrar un futuro mejor, más ecológico e independiente de los poderosos.
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Una manera de cambiar el mundo a mejor es inventando mejores baterías. Con mejores baterías las energías alternativas serían más fiables, automóviles eléctricos tendrían una gran autonomía y podríamos incluso desenganchar nuestras casas de las redes eléctricas. Pero la realidad es que la capacidad de almacenamiento de energía por kilogramo de las baterías actuales es muy baja y encima después de un determinado número de ciclos de carga hay que tirar dicha batería a la basura (o reciclarla).
Se trabaja en diversos frentes para resolver estos problemas. A continuación vamos a ver algunas de las propuestas más recientes.
La primera propuesta proviene del centro de investigación alemán ZSW. Según su nota de prensa han mejorado las baterías de ion-litio actuales hasta conseguir los 10.000 ciclos de carga y aún así retener el 85% de la capacidad de las mismas [1] [1]. Eso significaría que un automóvil que recargase todos los días sus baterías podría seguir funcionando con las mismas durante más de 27 años.
Algo así permitiría hacer despegar a los autos eléctricos en el mercado si el precio no fuese muy alto. El problema actual es que incluso después de comprar un coche eléctrico, que ya de por sí es muy caro, hay que ir sustituyendo las baterías cada cierto número de años.
También serían muy útiles estas baterías en los ordenadores portátiles y otros dispositivos como teléfonos celulares, reproductores autónomos de música, etc. Es casi milagroso que la batería de un portátil todavía funcione al cabo de tres años.
La mejora en esta tecnología parece provenir de un mejor diseño de los electrodos, pues aguantan mejor los cambios de volumen producidos por los ciclos de carga/descarga y esto les proporciona una mayor longevidad.
En las nuevas baterías la densidad de potencia es también bastante aceptable pues se consiguen los 1100 vatios por kilogramo.
Se espera que pronto estén en el mercado.
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Por otro lado, investigadores de la Universidad de Stanford han conseguido avances en baterías de zinc-aire [2] [2], [3] [3]. En este tipo de baterías se usa oxígeno y con ello se ahorra peso, pues se toma o se devuelve a la atmósfera dependiendo del ciclo de carga.
Según los investigadores hay demanda de baterías baratas y seguras y esta batería podría ser una alternativa de bajo costo a las de litio. Este tipo de baterías están ya comercializadas para cierto tipo de aplicaciones específicas en donde la seguridad es importante, como en telecomunicaciones o en medicina.
El problema de este tipo de batería es su baja densidad en el almacenamiento de energía, aunque es más barata. Otro problema es el limitado número de ciclos de carga.
En este tipo de batería el zinc suele estar disuelto en un electrolito alcalino y reacciona con el oxígeno atmosférico para formar óxido de zinc y energía. Durante la recarga se libera ese oxígeno a la atmósfera y se vuele a obtener zinc.
Este grupo de investigadores ha desarrollado electrocatalizadores no provenientes de metales preciosos que producen una actividad catalítica alta y una alta durabilidad de los electrolitos alcalinos de la batería.
Una combinación de óxido de cobalto y de hidróxido de níquel-hierro es la que permite a estas baterías de zinc-aire alcanzar una alta eficiencia y tener una densidad de energía que es el doble de las baterías de ion-litio tradicionales.
En el laboratorio se ha podido comprobar un buen comportamiento en el número de ciclos de carga, pues mantienen la misma carga al cabo de varias semanas.
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Científicos del departamento de energía del Oak Ridge National Laboratory han conseguido diseñar y probar una batería de litio-azufre de estado sólido que tiene 4 veces la densidad de energía de las baterías convencionales de ion-litio [4] [4], [5] [5].
Una de las ventajas de esta batería es que el azufre es un elemento abundante de la corteza terrestre y es barato, aunque puede ser inflamable.
Incluso este tipo de batería ayudaría ha deshacerse el azufre que se produce en diversos procesos industriales y que no se sabe qué hacer con él. Se puede decir que el azufre es prácticamente gratis.
La idea de partida era modificar las baterías de azufre de electrolito líquido ya existentes desde hace más de un siglo, pero conseguir una versión de estado sólido. Por un lado el electrolito líquido ayuda a conducir los iones, pero limita la vida de la batería por el otro. Así que han probado con abandonar totalmente esta vía líquida y pasar a la sólida creando un tipo de batería totalmente nueva en el proceso.
En este caso el cátodo es rico en azufre y el ánodo en litio. El electrolito es sólido. Con esto se consigue una alta capacidad, se reduce el coste y se aumenta la seguridad si se compara con las baterías de ion-litio convencionales. El voltaje producido es la mitad.
En concreto se consiguen los 1200 mAh (miliamperios hora) por gramo después de 300 ciclos de carga a 60 grados centígrados, mientras que en las de ion-litio convencionales se alcanzan los 140-170 mAh.
Al eliminar el electrolito líquido se reducen los riesgos de incendio asociados a ellos debido a su inflamabilidad.
Estos avances y otros similares permiten vislumbrar un futuro en el que se almacene localmente la energía obtenida mediante paneles solares y aerogeneradores. Comunidades de vecinos, barrios, pueblos o ciudades podrían abastecerse de energía gracias a fuentes alternativas [6] [6].
Generalmente se usan generadores de gas natural para los picos de demanda o se bombea agua a altura durante las horas de bajas demanda. Estos métodos parecen bastante económicos comparados con las baterías, pero no siempre es así.
Ya se están instalando baterías (convencionales e innovadoras) para estas y otras aplicaciones. Así por ejemplo, en una torre de 58 pisos de Manhattan se ha instalado una batería de 2 megavatios hora capaz de proporcionar 550 kilovatios de potencia durante las horas de mayor demanda. Similares instalaciones se están colocando en otros edificios, cadenas de hoteles, etc. El ahorro (al parecer millonario) se produce debido a que proporcionan potencia adicional durante las horas de mayor demanda, por lo que el contrato con la compañía eléctrica se hace a menor potencia.
También se usan para proporcionar alimentación segura y estable a servidores de Internet. Otro uso es el tener un generador propio en la compañía o empresa y con él cargar las baterías que proporcionan energía según la demanda. La amortización se produce al cabo de pocos años.
La situaciones que se dan tras terremotos, huracanes o tornados ya hacen que estos sistemas de apoyo sean imprescindibles, sobre todo si están basados en paneles solares.
Quizás la esperanza más ilusionante es que los poseedores de una casa podrán autoabastecerse de corriente eléctrica usando paneles solares y pequeños aerogeneradores gracias al uso de baterías. Los números empiezan a cuadrar.
¿Ha llegado el futuro? El plan de la Unión Europea de imponer aranceles a los paneles solares chinos importados, cuando permite deslocalizar cualquier otra industria, así lo parece indicar. ¿Es un plegamiento ante las compañías eléctricas que ven peligrar su negocio? Quizás los numerosos expolíticos que se sientan en sus consejos de administración nos lo puedan aclarar si no están muy ocupados con su tren de vida.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4130 [7]