Con la preocupación por la transición energética y el aumento de energía renovable, la necesidad de almacenar energía eléctrica ha aumentado en escala exponencial. Aunque existen tecnologías como las baterías de iones de litio, estas tecnologías tienen limitaciones en cuanto a la cantidad de energía que pueden almacenar, así como su vida útil. ¿Qué soluciones alternativas existen para un mejor almacenamiento de energía eléctrica?
Igual como se comentó en una entrega anterior sobre el procesamiento de datos, su complemento por esta y muchas otras razones, una de las principales preocupaciones es el almacenamiento de energía renovable necesaria para el procesamiento de datos en alto volumen.
La innovación energética está en permanente evolución, hay muchas organizaciones, centros de investigación y empresas trabajando en la búsqueda de nuevas tecnologías para reducción de costos en el almacenamiento de energía. Gracias al resultado de las múltiples investigaciones y experimentos hay un abanico de respuestas prometedoras entre gravitatoria, cinética, térmica, química y mecánica. No podemos decir en el momento que hay una tecnología que sea superior a las demás en todos los aspectos, pero cada una se adapta mejor a determinadas necesidades, lo que finalmente las hace complementarias.
Para el almacenamiento mecánico de energía se utiliza aire comprimido, en gas o líquido, donde en ambos casos el aire también puede sustituirse por otros gases como el dióxido de carbono. Aquí la energía empleada para la compresión, se libera cuando el fluido se descarga a gran velocidad accionando una turbina; para mayor eficiencia también se puede almacenar el calor y frío que se desarrollan en las fases de comprensión y expansión del aire. Esta tecnología que ya se utiliza industrialmente se ha visto limitado por la necesidad de disponer de depósitos naturales como cada caverna subterránea cerca de la localidad de empleo, que tiene disponibilidad limitada y tampoco muy fáciles de usar.
También se ha diseñado almacenamiento utilizando volantes de inercia, la gravedad y energía térmica en las que un motor eléctrico acciona un cilindro giratorio a gran velocidad y luego lo frena donde la energía liberada por el cilindro al frenar es absorbida por el propio motor y transportada a un generador de electricidad como el caso de los frenos en un vehículo híbrido. Estos al momento no son competitivos por su costo elevado
El almacenamiento por gravedad puede considerarse en una variante del almacenamiento hidroeléctrico, en el que grandes masas de agua se bombean desde un reservorio inferior a otra superior y luego se genera electricidad en una central hidroeléctrica. Este es el sistema más utilizado en el mundo. También se ha desarrollado sistemas electromecánicos de almacenamiento gravitatorio con grandes bloques de concreto que se elevan acumulando energía potencial que luego cuando se la necesita descienden movilizando un generador de energía eléctrica en una forma continua y eficaz.
Los sistemas térmicos donde la energía solar o la que se almacena y luego se convierte en electricidad mediante un ciclo termodinámico que impulsa el generador. Existen varias tecnologías alternativas, pero todos los sistemas se basan en el principio de la bomba de calor para aumentar su eficiencia. Estos varían como baterías térmicas basadas en sales fundidas, arena u otro tipo de leche fluido para este propósito.
También podemos mencionar el almacenamiento químico, mediante baterías donde hay múltiples innovaciones basándose en la ciencia de los materiales; donde aparte de litio hay baterías de mayor duración que se basa en la oxidación del hierro o combinación de hierro – fosfato así como baterías basadas en sodio o en zinc, evitando el uso de materiales críticos y tierras raras.
También podemos mencionar las baterías de flujos, una tecnología alternativa donde el electrolito líquido se bombea entre electrodos donde ocurren las cargas y descargas de electricidad la más avanzada de estas tecnologías utiliza vanadio, pero se está buscando materiales más comunes y sostenibles como el hierro o fluidos orgánicos. Estos baterías tienen una vida útil más larga que la de litio y el desafío está en aumentar su eficiencia y reducir los costes.
También ha salido a luz el desarrollo de las baterías de diamantes radioactivas que se estiman con duración de hasta 28 milenios que podrían cambiar radicalmente desde los dispositivos portátiles que utilizamos a diario hasta los sensores remotos ubicados en los entornos más hostiles como son la exploración espacial ofreciendo energía limpia y de larga duración que supera a las baterías convencionales basadas en químicos. La esencia de estas baterías es el uso de isótopos radioactivos como el carbono 14 o el níquel 63 incorporados a los carbonos similares al diamante, donde este isótopo sufre una descarga radioactiva que se lo conoce como partículas beta, electrones de alta energía que son fácilmente controlables con unos pocos milímetros de material como la carcasa de una batería haciendo que las posibilidades de contaminación radiación sean muy bajas; lo que les hace convenientes para almacenamiento de largo plazo como es el caso de los marcapasos o los viajes espaciales.
La necesidad de mejoras, seguridad ciclo de vida y eficiencia de costos hace que estos avances puedan incorporarse rápidamente en la movilidad humana por aire, mar y tierra, donde hay que procurar reducir significativamente los costos de energéticos y las emisiones de gases de efecto invernadero para que esto se convierta en una realidad tangible y medible. Todos estos sistemas tienen su mercado natural en el área comercial e industrial, residencial, aeroespacial, automoción, comunicación, etc.
