NeoFronteras

Ciertos avances recientes en baterías de flujo nos prometen un mejor futuro para las energías alternativas

Las energías eólica y solar ya son más rentables que las demás, sin embargo su suministro intermitente impide su expansión.

Este tipo de fuentes de energía no son perfectas, no son ilimitadas y no pueden sustituir todas nuestras necesidades, sobre todo bajo un absurdo crecimiento exponencial, pero son las únicas que podrían permitir la supervivencia del ser humano a largo plazo.

Para poder implantarlas a gran escala es imprescindible poder almacenar la energía que producen en picos de producción para que se suministre electricidad en los picos de demanda.

Hay varios modos de hacer esto último. Una manera es usar el excedente para subir agua a un presa y luego dejar caer agua a través de una turbina para producir electricidad. Lo malo es que se pierde energía en los dos procesos.

Otro modo sería descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. En los picos de producción se almacenaría el primero y se liberaría el segundo. Luego, cuando hubiese demanda, se haría pasar el hidrógeno por una pila de combustible para producir electricidad y agua. En ambos procesos de pierde algo de energía, pero otros escollos son el almacenamiento del hidrógeno y la carestía de los catalizadores necesarios para la pila de combustible, aunque esto último está en camino de ser solucionado.

Finalmente está el uso de baterías, pero estas son inmensamente caras y de vida demasiado corta como para poder ser usadas para este propósito. Desde hace un tiempo se viene trabajando en la idea de usar pilas de flujo, en las que se almacenan líquidos que hacen las veces de electrolitos de las baterías. Estos líquidos se «recargan» con electricidad y son almacenados en tanques hasta que se requiere la energía, entonces se hace pasar este líquido por un sistema para producir así la electricidad y el líquido resultante se almacena en otro depósito. Este sistema permitiría ahorrar muchos costes. En NeoFronteras hemos visto ya varios estudios al respecto.

Nuevos avances hacen pensar que este tipo de pila o batería está a punto de ser rentable y que se utilizará próximamente para el suministro local a grupos de miles de viviendas durante muchas horas. Hacer esto mismo con baterías de litio sería un absurdo por la escala necesaria y su carestía.

Hasta ahora este tipo de baterías usaban el tóxico vanadio, pero los últimos avances parece que podrían permitir prescindir de él. Se ha producido una gran progreso en este campo recientemente.

El vanadio se ha vuelto popular para este fin porque las baterías de flujo basadas en él aguantan miles de ciclos sin degradarse. En China, por ejemplo, se construye la mayor de estas baterías de vanadio hasta el momento, que permitirá almacenar 800 megavatios-hora para 2020.

No es extraño que el precio de este metal haya aumentado en los últimos años y los expertos temen que su precio se dispare. Por esta razón, los investigadores pusieron sus ojos en otro tipo de electrolitos: los orgánicos, como los que investiga Tianbiao Liu (Utah State University). Lo malo es que estos compuestos se degradan con demasiada facilidad y necesitan ser reemplazados al cabo de unos pocos meses. En otros casos en los que se usan ácidos o bases, el problema es la degradación de bombas, tuberías, tanques y componentes en todo el sistema.

En julio pasado Michael Aziz (Harvard University) publicó un artículo en el que mostraba que el uso de ciertas moléculas orgánicas hacía que funcionasen bien unas baterías de flujo con una degradación de sólo un 3% anual. Aunque la plusmarca no es aún suficiente, sí permite albergar esperanzas de que esta vía de uso de electrolitos orgánicos sea rentable próximamente.

Otra vía de electrolito orgánico es la abierta por Leroy Cronin (University of Glasgow) en la que se promete densidades de almacenamiento mucho mayores que las de vanadio.

Una posibilidad es el uso de hierro, que es barato y abundante en la corteza terrestre. La compañía EES (Portland, Oregon) emplea este elemento, pero el electrolito necesita un pH de entre 1 y 4, que es similar a la acidez del vinagre, es decir, demasiado ácido y peligroso.

Tianbiao Liu trabaja en un electrolito basado en compuesto de hierro (ferrocianuro) ya empleado en el pasado, pero que en este caso operaría a un pH neutro y que, a diferencia de otros casos, tendría una buena disolución en disoluciones de sales de potasio y sodio. Las mejoras han permitido doblar la capacidad de almacenamiento de este método. Además, no parece que haya degradación la cabo de 1000 ciclos de carga, el equivalente a 3 años de estar funcionando. Ya trabajan en mejorar la conductividad de este electrolito.

El tiempo dirá si alguna de estas vías gana finalmente la carrera, pero sería interesante tener un sistema de producción de energía alternativo descentralizado y, a la vez, económico. Almacenar corriente eléctrica de origen fotovoltaico con baterías de flujo seguras, incluso en las casas unifamiliares, no sólo garantizaría el consumo doméstico, sino que además reduciría la presión política de ciertas compañías sobre el sistema económico y social.

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Fuentes y referencias:
Artículo original 1.
Artículo original 2.
Artículo original 3.
Web de EES.
Artículos de Tianbiao Liu
Dibujo: Camden DeBruler, Bo Hu, Jared Moss, Jian Luo y T. Leo Liu.