Almacenar en verano electricidad a consumir en invierno

Unos científicos han creado una batería diseñada para la red eléctrica, más que para uso doméstico, que almacena la energía durante meses sin perder mucha de ella durante la espera.

El avance es obra del equipo de Minyuan “Miller” Li, del Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste (PNNL).

El desarrollo de esta batería es un paso importante hacia la plena implantación de baterías que puedan utilizarse para almacenar electricidad sobrante durante una estación del año a fin de poder usarla cuando llegue la estación de máxima escasez. Un caso típico sería el de guardar el excedente de energía conseguido durante el verano para gastarlo durante el invierno, algo muy útil por ejemplo para calefacción en países donde la temperatura desciende ostensiblemente en invierno.

El rendimiento de fuentes de energía limpia y renovable como la solar y la eólica depende mucho de la meteorología y otras condiciones ambientales locales. Eso hace difícil incluirlas en un flujo de electricidad que deba ser fiable y constante. Por ejemplo, en la zona geográfica donde está el PNNL, en primavera los ríos cargados de agua alimentan al máximo las presas hidroeléctricas. Toda esa energía debe ser aprovechada inmediatamente o almacenada para su uso unos pocos días después como muy tarde. A los operadores de la red eléctrica les encantaría aprovechar esa energía primaveral almacenándola en grandes baterías y luego liberarla a finales de año, cuando los vientos de la región son lentos, el nivel de los ríos es bajo y la demanda de electricidad sube.

El problema que la nueva clase de batería resuelve es bien conocido a pequeña escala por cualquiera que haya dejado su coche sin usar durante demasiado tiempo: la batería se autodescarga cuando pasa inactiva un tiempo, más corto de lo que querríamos. Un ritmo de autodescarga rápido, como el de las baterías de la mayoría de los coches o de los ordenadores portátiles, restaría toda utilidad a una batería de red diseñada para almacenar energía durante meses. En cambio, en las pruebas más recientes la nueva batería del PNNL ha conservado el 92 por ciento de su capacidad tras 3 meses de almacenamiento.

La nueva batería recargable para centrales eléctricas es capaz de retener durante meses la mayor parte de su energía. (Imagen: Sara Levine / Pacific Northwest National Laboratory)

Las baterías de esta clase también servirían para ampliar la capacidad de las compañías eléctricas para soportar un parón en la producción de electricidad durante tormentas severas u otros sucesos comparables, haciendo que grandes cantidades de energía estuvieran disponibles para ser introducidas en la red de suministro eléctrico después de un huracán, un incendio forestal u otra catástrofe.

Para el diseño de la nueva batería, el equipo evitó materiales raros, caros o altamente reactivos, y optó por materiales abundantes, baratos y poco problemáticos. El ánodo y el cátodo son placas sólidas de aluminio y níquel, respectivamente. Se sumergen en un electrolito de sal fundida que es sólido a temperatura ambiente pero que fluye como un líquido cuando se calienta. El equipo añadió azufre (otro elemento químico común y relativamente barato) al electrolito para mejorar la capacidad energética de la batería.

La batería se carga primero calentándola a 180 grados centígrados, lo que permite que los iones fluyan a través del electrolito líquido para crear energía química. A continuación, la batería se enfría hasta alcanzar la temperatura ambiente, con lo que la energía de la batería queda atrapada. El electrolito es sólido a temperatura ambiente y los iones que transportan la energía permanecen casi inmóviles. Cuando se necesita la energía, basta con recalentar la batería y entonces la energía fluye.

El equipo de Li expone los detalles técnicos de su nueva batería en la revista académica Cell Reports Physical Science, bajo el título “A freeze-thaw molten salt battery for seasonal storage”. (Fuente: NCYT de Amazings)