Olvídese de las pilas viejas. Aquí viene la revolución del almacenamiento de energía

La demanda de energía en los países en desarrollo aumentará en aproximadamente un 10% entre ahora y 2040, según la Administración de Información de Energía de EE. UU. Para ese año, utilizarán el 65 por ciento del suministro total de energía del mundo.

Pero si bien la nueva tecnología de energía renovable puede adoptarse rápidamente, la infraestructura energética básica en el mundo en desarrollo está rezagada. Como resultado, el suministro de energía está lejos de ser tan confiable. Y eso es un problema. “En algunos lugares tenemos hospitales que tienen 12 horas de interrupciones al día”, dice Enass Abo-Hamed, director ejecutivo y cofundador de la puesta en marcha de almacenamiento de hidrógeno H2GO.

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Si la electricidad pudiera almacenarse en el sitio cuando sea necesario, los cortes serían mucho menos frecuentes. Pero el costo de la tecnología de baterías existente es prohibitivo. Abo-Hamed y sus colegas están trabajando en una forma innovadora de almacenar gas hidrógeno que se puede quemar en pilas de combustible. El sistema utiliza nanomateriales para crear una esponja parcialmente flexible que puede atrapar átomos de hidrógeno en sus poros. El gas se puede liberar más tarde calentando la estructura.

“Una vez que se alcanza la temperatura requerida, la estructura se distorsiona y libera hidrógeno”, dice Abo-Hamed. Es como empujar tapas de botellas. Pero primero, necesitas obtener hidrógeno. De la división de moléculas de agua (H2O) en hidrógeno y oxígeno. H2GO utilizará un electrolizador de agua para este proceso. Abo-Hamed dice que, según sus cálculos, un hospital en alta mar promedio en África subsahariana, por ejemplo, necesitaría alrededor de 50 litros de agua por hora. Aproximadamente el 80-90% de esta fuente se devuelve después de que se quema el hidrógeno para producir energía y, por lo tanto, se puede volver a utilizar.

El equipo de H2GO ahora está trabajando para desarrollar un material más económico que imite el comportamiento mecánico de su prototipo para que la tecnología sea accesible a los compradores de los países en desarrollo. Dejando a un lado las soluciones de hidrógeno, la gran proporción de la electricidad mundial se genera de formas más convencionales. Y muchos distribuidores simplemente quieren formas más económicas y fiables de almacenarlo.

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David Howey de la Universidad de Oxford señala que las baterías de iones de litio, que más o menos han conquistado el mundo, todavía tienen muchas deficiencias. “Lo que sabemos de las pruebas de laboratorio es que podemos tomar diez células del mismo fabricante, podemos probarlas de la misma manera y se propagan con el tiempo; no se comportarán de la misma manera”, dice.

Esta variabilidad es preocupante si planea invertir en grandes instalaciones de iones de litio. Y la densidad de energía de los iones de litio (cuánta energía se puede empaquetar en un cierto volumen) es actualmente limitada. Por lo tanto, hoy en día se colocan baterías grandes en los vehículos eléctricos.

Howey dice que hay una multitud de tecnologías alternativas para las baterías, incluidos los diseños de metal de litio. Prometen una mayor capacidad, pero la mayoría son experimentales y enfrentan sus propios desafíos en términos de ser comercialmente viables.

El costo de fabricación también es una preocupación cuando se trata de producir baterías de iones de litio más grandes, que podrían usarse para, por ejemplo, almacenar energía para un edificio o grupo de edificios en un vecindario. Sin embargo, el profesor de Ming, Ming Chiang, ha pasado años trabajando en nuevos modelos de baterías. No siempre tuvo éxito: solo una empresa, la A123, quebró en 2012. Pero espera obtener resultados mucho mejores con 24M, que ha desarrollado una batería de iones de litio “semisólida”, que cree que podría ser ideal para redes. almacenamiento.

En las baterías de iones de litio convencionales, varias capas de material se fabrican cuidadosamente y se montan juntas. Pero en el diseño de 24M, se usa una mezcla de tipo masa semisólida para producir electrodos gruesos. “En lugar de baklava, tenemos un brownie”, dice Chiang. “Menos capas, más gruesas y más suaves”. El resultado es una batería que utiliza una gama más pequeña de materiales, tiene una densidad de energía hasta un 25% más alta y es más resistente a la deformación que otras baterías de iones de litio. “Nuestro diseño tiene un costo de material entre un 25 y un 30% menor que el de una batería de iones de litio convencional”, agrega.

Chiang no tiene la intención de producir y vender sus baterías directamente a empresas que quieran instalarlas en sus dispositivos. En cambio, tiene la intención de otorgar licencias de su propia tecnología de fabricación a las empresas; El mayor inversor de 24 millones, por ejemplo, es la antigua empresa petrolera nacional de Tailandia, PTT.

Pero Chiang tiene otras ideas. Desarrolla una batería de flujo a base de azufre en la que los iones fluyen a través de una membrana entre un ánodo que contiene azufre y un cátodo. Tras la descarga de energía, el flujo de iones se activa por oxidación de compuestos de azufre en el ánodo. “La belleza del azufre se produce como un subproducto de la refinación”, dice.

“Actualmente, las existencias de azufre que tenemos debido a la refinación de petróleo y gas son enormes en términos del almacenamiento que podríamos generar a partir de ellas”. Una nueva empresa fundada por Chiang, Baseload Renewables, está desarrollando esta tecnología de batería de azufre, con la esperanza de que pueda usarse en países en desarrollo para almacenar energía durante días o incluso meses. De esta forma, se podría suministrar una red de energía básica a las redes eléctricas locales. Baseload Renewables acaba de ser seleccionado para recibir una inversión del acelerador MIT The Engine.

A medida que crece la industria de las energías renovables, pero las fuentes de energía se siguen desperdiciando, serán esenciales mejores tecnologías de almacenamiento. La carrera comienza para descubrir quién puede hacerlo de la manera más eficiente y al costo más favorable.

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