La tecnología de ion de litio domina el sector de las baterías, pero están surgiendo otras opciones, como los acumuladores de sodio y de cinc, que combinan varias ventajas: materiales más baratos, una vida útil más larga y un menor impacto medioambiental.
Coches eléctricos, smartphones, ordenadores portátiles… En cuestión de baterías, la tecnología de ion de litio se ha convertido en algo imprescindible. Sin embargo, es muy posible que este «gran avance del siglo pasado», en palabras de Jean-Marie Tarascon, titular de la cátedra de Química de Sólidos y de Energía en el Collège de France, comparta pronto ese protagonismo con otras tecnologías, o incluso que se lo ceda en algunos casos.
Las baterías de litio tienen un gran rendimiento, el metal es ligero —un aspecto importante para la movilidad— y presentan una buena densidad energética, pero plantean diversos problemas.
«La movilidad eléctrica lleva diez años reinventándose, y teniendo en cuenta los importantes esfuerzos en I+D que está haciendo este sector, es probable que dentro de algunos años surja una tecnología que deje atrás a la del Li-ion».
«Los fabricantes de baterías buscan soluciones que utilicen los materiales más baratos, materiales que estén, además, presentes en todas las regiones del planeta. No es el caso del litio ni de los metales raros, como el cobalto, que se utiliza en las baterías para facilitar las reacciones químicas en los electrodos», explica Antoine de Broves, experto en soluciones de almacenamiento de energía para Omexom (VINCI Energies).
«El litio es menos raro, pero su extracción se circunscribe a zonas muy concretas y tiene un impacto medioambiental significativo. Se encuentra en grandes cantidades en Bolivia y en Chile, particularmente en los salares de los Andes. Evitar recurrir a metales raros o con yacimientos limitados permite reducir el coste económico y medioambiental de las baterías».
«Están surgiendo diversas opciones. Con las basadas en ion de sodio, por una parte, y en cinc-aire, por otra, se están llevando a cabo experimentos prometedores», detalla Antoine de Broves.
Un demostrador industrial para el ion de sodio
El Santo Grial en materia de acumuladores sería el resultado de un cálculo que tuviera en cuenta el impacto medioambiental, el coste, la densidad energética, el peso y la durabilidad. En Omexom se sigue muy de cerca la evolución de las tecnologías en las que trabajan los laboratorios y las start-up como Tiamat, una empresa de Amiens, en el norte de Francia.
Esta empresa emergente es una de las pioneras que están trabajando en la batería del futuro. Ha creado una nueva generación de baterías de ion de sodio y ha lanzado un primer demostrador industrial.
En los Países Bajos, en la ciudad de Delft, AquaBatterty también está haciendo avances en esta tecnología basada en el sodio, que ofrece diversas ventajas: el bajo coste y la gran disponibilidad de la sal, su durabilidad y su seguridad. Con una relación potencia-energía superior a la de la batería de ion de litio, la solución de ion de sodio resulta particularmente interesante para los usos que requieren potencia.
En Amiens, Tiamat apuesta por la capacidad de carga rápida de la batería de ion de sodio para utilizar esta solución en los casos en que los ciclos de carga-descarga sean cortos y las necesidades de autonomía limitadas. Por ejemplo, en movilidad, especialmente en movilidad compartida, con las bicicletas y los patinetes eléctricos, o bien para usos con potencias mayores, como autobuses y materiales rodantes industriales con estaciones de recarga rápida.
En este momento, el ion de sodio no está indicado para los coches eléctricos, ya que ofrece una menor autonomía en energía. No obstante, su capacidad en potencia abre perspectivas para el almacenamiento a corto plazo de electricidad en la red: por ejemplo, para garantizar el equilibrio entre producción y consumo de electricidad en tiempo real.
Cinc-aire reciclable
Hay otra tecnología que responde a criterios económicos y medioambientales: la solución de cinc-aire. El cinc es un metal común, abundante y presente en zonas muy diversas. La empresa ZnR batteries, recomprada por EDF, se ha especializado en este nicho de mercado con la solución Zinium y actualmente está probando un sistema de almacenamiento de cinc-aire para viviendas.
Además de la disponibilidad y el bajo coste de sus componentes, esta solución tiene la ventaja de ser reciclable y de no presentar riesgo de sobrecalentamiento como el litio. Por otra parte, «la densidad energética de la solución de cinc-aire es cuatro veces superior a la de la solución de ion de litio», añade Antoine de Broves.
La movilidad no es, a priori, el sector de aplicación la tecnología cinc-aire, ya que el tiempo de carga es mayor que con el ion de litio, pero esta tecnología puede responder a las necesidades del autoconsumo residencial e industrial, y también puede servir como solución de almacenamiento para las microrredes.
«Estas nuevas tecnologías de baterías, tanto a base de sodio como a base de cinc, presentan una excelente densidad energética, y los fabricantes hablan de una vida útil (número de ciclos) considerable. En este sentido, son muy prometedoras», resume Antoine de Broves. «Actualmente hay algunos demostradores que aún son caros y ofrecen potencias y energías muy limitadas, pero la movilidad eléctrica lleva diez años reinventándose, y teniendo en cuenta los importantes esfuerzos en I+D que está haciendo este sector, es probable que dentro de algunos años surja una tecnología que deje atrás a la del Li-ion». Y es que en el sector de las baterías ocurre como en el de la informática en sus inicios: los avances se van sucediendo mes a mes.
15/10/2020
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