Baterías de flujo: un impulso hacia la implantación y consolidación de tecnologías energéticas limpias y sostenibles

En menos de un año todo el planeta ha sido testigo de las graves consecuencias que implica la utilización de combustibles fósiles o la energía nuclear como principales fuentes de abastecimiento energético a nivel mundial. Catástrofes como la que tuvo lugar en Abril de 2010 debida a la fuga de petróleo en el Golfo de Méjico o el desastre nuclear que se está viviendo en Japón en estos momentos, dejan secuelas que perdurarán durante décadas y hacen que la sociedad se pare a reflexionar sobre la forma en la que la energía es generada y consumida. Las infraestructuras energéticas que predominan en la actualidad comienzan a quedarse obsoletas, contamos con distintos sistemas de producción y distribución de energía térmica, eléctrica y para el transporte que funcionan en paralelo pero con independencia entre sí. Parece claro que es necesario apostar por nuevas tecnologías y modelos de negocio capaces de generar y gestionar el mercado energético global de una forma más eficiente y rentable, a nivel económico y medioambiental.

[Laura Sanz Rubio – Instituto IMDEA Energía]

Recientemente se están llevando a cabo importantes avances en el desarrollo de nuevas fuentes de energía limpias e inagotables que aprovechan los recursos naturales como el Sol o el viento, sin embargo el porcentaje de energía producida por estas vías es aún minoritario, en parte debido a su naturaleza impredecible e intermitente. Simultáneamente a la aparición de estas nuevas tecnologías empiezan a surgir nuevos conceptos como ‘generación distribuída’, ‘redes inteligentes’ o ‘automoción eléctrica’ que día a día toman más fuerza y se presentan como firmes candidatos para solventar el problema de la creciente demanda energética, disminuyendo la dependencia de combustibles fósiles o de energía nuclear en el futuro.

Si bien es cierto que estas nuevas tecnologías evolucionan con rapidez, no existe ninguna firmemente consolidada capaz de igualar en prestaciones a las fuentes no renovables.  Ambiciosos proyectos de ingeniería proponen distintas estrategias basadas en la combinación de tecnologías de producción  de energía eléctrica y sistemas de almacenamiento capaces de incrementar notablemente la eficiencia en plantas solares y eólicas. De esta forma, la idea de un futuro panorama energético limpio y sostenible comienza a convertirse en realidad.

En este punto, el almacenamiento de energía eléctrica se presenta como una necesidad para afrontar este reto. La ventaja de utilizar dispositivos electroquímicos tales como baterías y supercondensadores frente a otras formas de almacenamiento es que la transformación de energía en electricidad es directa y por tanto, la eficiencia global es muy superior a cualquier otra tecnología de almacenamiento utilizada en la actualidad en centrales de generación eléctrica. La integración de dispositivos electroquímicos  en centrales eólicas y solares o en la propia red eléctrica permitiría la gestión de la producción y la demanda mediante el almacenamiento de los excedentes de producción para su posterior utilización en periodos de mayor consumo y/o menor  generación. De esta forma se evitaría la inversión de grandes cantidades de dinero en la construcción de enormes plantas que la mayor parte del tiempo trabajan por debajo de su capacidad, permitiendo la descentralización de la generación eléctrica para pasar a diseños de plantas modulares de origen renovable, más sencillas de gestionar.

Dentro de los dispositivos de almacenamiento electroquímico de energía, las baterías de flujo son las que presentan mayor potencial para su integración en plantas de generación eléctrica o en redes de distribución. Son capaces de almacenar cantidades  de energía muy superiores a otras baterías y su gran flexibilidad permite obtener electricidad a partir de la energía almacenada en su interior, instantáneamente y en cualquier momento que sea necesario. Tal como se puede observar en la Figura 1, los electrolitos, que contienen pares redox en altas concentraciones, son recirculados desde los tanques de almacenamiento al interior del reactor electroquímico mediante bombas y allí son transformados en una especie u otra según si el ciclo es de carga o de descarga, es decir, si queremos almacenar o liberar energía.

  

Figura 1. Esquema de una batería de flujo

 Las baterías de flujo no requieren apenas mantenimiento durante su vida útil y pueden trabajar en condiciones de carga/descarga profunda a diferencia de otras baterías, por lo que son capaces de suministrar energía eléctrica durante horas en caso de parada de la planta o apagón. El paso definitivo para el desarrollo de baterías de flujo con posibilidad de comercialización es reducir los elevados costes de construcción, utilizando materiales más baratos y optimizando los procesos de fabricación. Es también importante la elección de electrolitos compatibles con el medio ambiente y fáciles de reciclar.

Dentro del proyecto SOLGEMAC se apuesta por el acoplamiento de baterías de flujo y discos Stirling en plantas solares modulares que puedan ser instaladas casi en cualquier lugar, núcleos urbanos o poblaciones aisladas. La energía almacenada en las baterías durante los periodos de exceso de producción de los motores Stirling asegura el suministro eléctrico día y noche, minimizando las pérdidas en la transformación de la energía solar en electricidad. La compatibilidad y simplicidad de ambos dispositivos hace más interesante la elección del almacenamiento electroquímico en baterías de flujo frente a un almacenamiento térmico, por ejemplo.

Por otro lado, si pensamos en un futuro próximo en el que comiencen a utilizarse vehículos eléctricos de manera generalizada, debemos plantearnos también  la necesidad de modificar las redes de distribución eléctrica. Si miles o millones de coches recargasen sus baterías al mismo tiempo, con seguridad, saturarían la red. Sin embargo, si se integran baterías de flujo que funcionen como amortiguadores de picos de potencia en la propia red o bien se utilizan como puntos de recarga independientes, podríamos evitar este problema y dar un paso más en la implantación definitiva del trasporte eléctrico.

En definitiva, las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica en baterías evolucionan continuamente y poco a poco empiezan a tomar una gran relevancia en el mercado, cambiando el concepto de generación y uso de la energía que manejamos en estos momentos. En concreto las baterías de flujo pueden suponer una revolución importante en el campo de la generación de electricidad a partir de fuentes renovables e impulsando también el desarrollo del vehículo eléctrico, como medio de recarga en ‘electrolineras’. Estas son sólo algunas de las posibilidades de las baterías de flujo, ya que la versatilidad y escalabilidad que poseen permiten adaptar los diseños en función de la aplicación a la que se van a destinar.

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Comentarios

Es genial. Ojala podamos disfrutar de esto en un futuro pero relativamente proximo.

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