Baterías de metal líquido para usar mejor la energía
Paul Rincon
BBC Ciencia
Sábado, 8 de diciembre de 2012
El primer prototipo de batería líquida podría estar listo en 2014.
Las baterías han evolucionado mucho desde que el profesor italiano Alessandro Volta inventara la primera hace ya 200 años.
Aún así, existen pocas capaces de almacenar energía a gran escala, por ejemplo, en una red eléctrica.
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Dado que la electricidad generalmente no se almacena, este tipo de redes tienen que equilibrar la demanda de consumo de electricidad con la energía proporcionada por generadores.
Por lo que almacenar la energía en una red -reteniendo la electricidad y liberándola cuando se necesite- sería enormemente útil.
Sin embargo, una tecnología de este tipo tendría que ser capaz de gestionar cantidades ingentes de energía, ser muy barata y duradera.
Almacenar la energía
Es por ello que el profesor Donald Sadoway, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha estado trabajando en una tecnología que podría cumplir estos requisitos: baterías de metal líquido.
Una batería convencional usa dos electrodos separados por un electrolito. Pero constuir una batería gigante usando esta misma tecnología requeriría miles de celdas individuales, del tamaño de una lata de refresco, apiladas en un enorme espacio.
Sadoway y el el estudiante David Bradwell observan batería experimental en laboratorio.
El concepto de Sadoway sigue los mismos principios, pero sus componentes son líquidos.
Un electrolito de sal fundida se coloca entre dos electrodos de metal líquido. Luego un electrodo positivo denso se sitúa bajo la batería y un electrodo negativo de baja densidad flota sobre el electrolito.
Las diferencias en composición de los dos metales líquidos generan el voltaje.
El científico del MIT cree que es posible construir baterías gigantes usando menos celdas que con una batería convencional, reduciendo costos y complejidad.
Es una idea que ha atraído US$15 millones en inversión del magnate Bill Gates y de compañías como Total y Khosla Ventures.
Aplicaciones
La versión más básica de la batería usa magnesio en la capa superior y antimonio en la capa inferior, en un sistema que Sadoway llama "generación cero".
Pero desde entonces las investigaciones han avanzado mucho: "ahora tenemos químicos que llamamos cuarta generación, quinta generación", informó.
Las baterías de metal líquido podrían usarse en una gran variedad de aplicaciones eléctricas. Un área clave es el del almacenamiento masivo: almacenar la energía generada, por ejemplo, a primera hora de la mañana, y luego liberarla en horas punta del día.
Pero también pueden servir de para mantener la frecuencia energética a un determinado nivel.
En muchas partes del mundo, la frecuencia de oscilación de la corriente alterna (AC) es de 50Hz, pero tanto en Estados Unidos como en países de América Latina es de 60Hz.
Se estima que la isla de Manhattan sufra un déficit de abastecimiento energético en tres años.
La energía necesita ser mantenida a estas frecuencias o los aparatos electrónicos se estropean.
Este tipo de tecnología también aumentaría la competitividad de las energías renovables, como la solar, la de viento y la generada por olas del mar.
Tanto el viento como la cantidad de luz solar que recibimos varía durante el día, por lo que la cantidad de energía generada por estas fuentes fluctúa.
Actualmente, estas fluctuaciones se compensan ajustando las fuentes de energía tradicionales como el carbón y el gas. Pero si se pudiera almacenar la energía solar o la de viento esto permitiría suministrar energía sin necesidad de suplementos.
Una de las propuestas del equipo de Sadoway tiene entre manos, es colocar baterías líquidas en el sótano de los rascacielos de Manhattan.
Expertos estiman que en tres años, la capacidad de suministrar energía a Manhattan excederá la demanda.
Sin solución "única"
"El almacenar energía en la red eléctrica va a ser un problema muy importante en el futuro, porque a medida que nos movemos hacia un mayor uso de energías renovables y la nuclear, esto afectará la estabilidad de la red y la regulación de la frecuencia", explicó por su parte Peter Bruce, profesor de química en la Universidad St Andrews, de Reino Unido, quien no está vinculado a los estudios del MIT.
"No hay una única solución al almacenamiento en la red, va a requerir diversas soluciones", señaló.
Además del metal líquido, otras tecnologías de baterías para el almacenamiento de energía a gran escala incluyen a las baterías de flujo redox, las de iones de litio y las de iones de sodio.
"Todas son potencialmente importantes e interesantes", dice Bruce, "creo que todavía no está claro quién será la ganadora".
"Ninguna de ellas han logrado resolver todo los problemas. En este estadio es una cuestión de atacar los problemas de cada una y ver cuáles finalmente emergen a un costo efectivo y que sean confiables, robustas y que funcionen".
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