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EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN BATERÍAS ELÉCTRICAS EN LA ACTUALIDAD

INTRODUCIÓN

Una batería eléctrica es un dispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en electricidad. En la actualidad se dedica un gran esfuerzo en convertir las distintas formas de energía en energía eléctrica ya que puede ser fácilmente transportada y almacenada, contribuyendo a aumentar nuestra comodidad en las ciudades. La energía eléctrica es la que menos contamina. El almacenamiento de energía en baterías eléctricas es un proceso que esta teniendo un gran auge en la actualidad, sobre todo en la industria automovilística, con vehículos eléctricos, y en el almacenamiento de energía renovable, algo que está alcanzando cada vez más importancia hoy en día.

Vehículo eléctrico

Es un vehículo de propulsión alternativa impulsado por un motor eléctrico alimentado por una batería. Antiguamente, las baterías han tenido altos costos de fabricación, eran pesados y tenían un tiempo de recarga con escasa vida útil y autonomía, lo que ha limitado la producción de estos vehículos. Pero los adelantos tecnológicos actuales en baterías han resuelto algunos de estos problemas, por lo que muchos modelos se han prototipado recientemente. Ventajas: 1. Son solidarios con el ambiente ya que no emiten gases contaminantes ni desechos, como aceites. 2. Existen vehículos que pueden ser utilizados de 2 formas: Con un motor híbrido (usando combustión y electricidad). Con un motor solamente eléctrico. Desventajas: 1. Muchos diseños eléctricos tienen una autonomía limitada, debido a la baja densidad de energía de las baterías. 2. Casi todos los sistemas de recarga son generalmente muy lentos en comparación con el proceso rápido de llenado de combustible. Esto resulta especialmente complicado por la escasez actual de los puntos de recarga, que comienza a mejorar con la instalación de estos puntos en garajes comunitarios, viviendas unifamiliares, empresas y vía pública. Los vehículos eléctricos son vistos como amigables y respetuosos para el medio ambiente, si utilizan electricidad renovable claro.

En cuanto a las energías renovables ha surgido una “Nueva batería de flujo capaz de revolucionar el almacenamiento de electricidad solar y eólica”

Se ha demostrado un nuevo tipo de batería eléctrica de flujo que podría transformar de manera radical el modo en que se almacena la electricidad de origen solar o eólico para su uso de noche o cuando no sopla el viento. Esta nueva batería, tanto por sus características técnicas como por su bajo costo, puede hacer que la electricidad proveniente de fuentes renovables sea mucho más barata y también tenga una disponibilidad mucho más segura. En la actualidad, en ocasiones cuando hace un día nublado o de poco viento puede poner en aprietos a una red eléctrica local. Esta batería de flujo, libre de metal, se basa en la electroquímica de una clase de sustancias, las quinonas, que son similares a las moléculas que almacenan energía en plantas y animales, y que son abundantes y baratas. La falta de concordancia entre la disponibilidad de viento o de luz del Sol (que además de estar disponible solo de día también puede decrecer bastante en días nublados) y la demanda de electricidad ha sido tradicionalmente el mayor obstáculo para conseguir que la mayor parte del consumo eléctrico provenga de fuentes renovables. Un medio rentable de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica podría resolver este problema. La nueva batería que aspira a solucionar ese obstáculo ha sido diseñada, construida y probada en el laboratorio de Michael Aziz, profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, adscrita a la Universidad de Harvard. La nueva batería de flujo tiene la misma eficiencia que las baterías de flujo basadas en el vanadio, pero se vale de productos químicos que son mucho más baratos.

Por otro lado el proyecto Store ha logrado almacenar energía eléctrica de fuentes renovables

El proyecto Store, puesto en marcha por un consorcio empresarial liderado por Endesa, desarrolló baterías que abastecerían hasta 1.000 viviendas durante cinco horas tras ser cargadas con excedente energético limpio. La electricidad que hay en casa o en el trabajo, la que usamos al dar al interruptor de la luz, encender el microondas o poner el lavavajillas está siendo generada justo en ese momento en alguna central eléctrica. Aunque existen métodos de almacenamiento, su aplicación a gran escala no era viable por su alto coste, falta de recursos, complejidad... De hecho, a pequeña escala sí se podía almacenar energía en una batería, pero sin embargo no era viable construir una batería que pudiera alimentar una ciudad entera. Hasta ahora… El proyecto Store ha conseguido un almacenamiento de energía eléctrica a gran escala y viable económicamente. Es el proyecto más importante de Europa de estas características. Su principal objetivo es demostrar la viabilidad técnica y económica de sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. El proyecto, con una relevancia extraordinaria, fomenta la integración plena de las energías renovables. Durante la noche tenemos aerogeneradores que producen electricidad porque el viento sopla a esas horas. Pero en ese momento hay poco consumo eléctrico y tenemos exceso de energía eléctrica. Por eso, diseñar una alternativa para acumular ese exceso es muy importante. Desde el punto de vista medioambiental, al fomentar el uso de energías renovables, como la eólica y la solar, la reducción de CO2 es considerable.

El proyecto Sager presenta un sistema de baterías para almacenar energía eléctrica de fuentes renovables también

Han creado un nuevo sistema de almacenamiento de energía eléctrica que permite almacenar la energía producida por fuentes renovables y conectarla a la red de distribución. Este sistema se ha creado de una iniciativa de I+D llevada a cabo por Iberdrola, AEG Power Solutions Iberia y Tecnalia. El proyecto Sager ha incluido el diseño, instalación, integración y validación de un sistema de almacenamiento de energía a través de grandes baterías. El sistema consta de dos edificios, uno de ellos para albergar las baterías y otro para los sistemas de control, comunicaciones y conversión de potencia. Se han empleado baterías de plomo-ácido avanzado, que tienen una vida útil más larga que las convencionales y un coste similar al del plomo. El almacenamiento de la energía proveniente de las fuentes de generación renovables es uno de los retos de las redes eléctricas del futuro, ya que permitirá una mayor integración de estas fuentes en la red, así como asegurar la estabilidad y fiabilidad del suministro.

El proyecto Flow Grid Jofemar vuelve a apostar por el almacenamiento energtico con su nuevo proyecto Flow Grid, que tiene como objetivo reducir el coste de la energa renovable y facilitar su integracin en el mercado elctrico. ‘Bateras de Flujo ZnBr para SmartGrids’ Objetivo desarrollar bateras recargables de flujo redox Zn-Br para el almacenamiento energtico del excedente de produccin y su posterior integracin en redes inteligentes y aplicaciones estacionarias. Las bateras de flujo redox son dispositivos de almacenamiento electroqumicos que permiten convertir la energa elctrica y almacenarla como energa qumica, e invertir el proceso de forma controlada cuando sea necesario. Estas bateras funcionan por la reaccin que se produce al aplicar una corriente elctrica a dos especies qumicamente activas que se oxidan y reducen, respectivamente, formando el sistema redox (reduccin- oxidacin) en una celda de flujo. A diferencia de las convencionales, almacenan la energa en tanques externos que contienen dichos lquidos y las especies activas (electrolitos). Son bateras de bajo coste y emplean materiales reciclables y respetuosos con el medioambiente. Adems, en funcin del diseo de los sistemas, permiten desacoplar el factor de potencia de la capacidad de la batera.

En la actualidad ha destacado la aparición “Un tipo de batería eléctrica recargable de más de cien años atrás podría renacer para diversas aplicaciones”

Cada década, muchas tecnologías se quedan obsoletas, en algunos casos incluso antes de haber logrado tener un claro uso práctico. En contadas ocasiones, sin embargo, algunas de ellas vuelven a la vida bastante tiempo después, cuando se les descubren nuevas aplicaciones o cuando se logra dar con una solución viable para sus desventajas técnicas. Ahora, podría tal vez haberle llegado una oportunidad de resucitar a la vieja batería eléctrica recargable de Thomas Edison, desarrollada hace más de un siglo. Un equipo de científicos de la Universidad de Stanford en California ha proporcionado una nueva vida a la añeja batería recargable de níquel-hierro. Diseñada en la primera década del siglo XX para suministrar energía a vehículos eléctricos, la batería de Edison cayó en desuso en la década de 1970. Actualmente, sólo un pequeño número de compañías fabrican las baterías de níquel-hierro, principalmente para almacenar la electricidad sobrante de los paneles solares y las turbinas eólicas. La batería de Edison es muy duradera pero tiene varias desventajas, como requerir muchas horas para cargarse, y la velocidad de descarga también es muy lenta. En Stanford han mejorado sustancialmente el rendimiento de esta tecnología de un siglo de antigüedad. Estos investigadores han creado una batería de níquel-hierro ultrarrápida que puede cargarse por completo en aproximadamente 2 minutos y, si es necesario, descargarse en menos de 30 segundos. Esto quiere decir que han aumentado la velocidad de carga y descarga en casi mil veces. Con este perfeccionamiento, la batería, barata y de alto rendimiento, puede que algún día se use para ayudar a energizar a los vehículos eléctricos, de un modo no muy distinto a como pensó Edison en su tiempo. Edison creó la batería del níquel-hierro como una alternativa barata a las corrosivas baterías de plomo-ácido. Su diseño básico consiste en dos electrodos (un cátodo hecho de níquel y un ánodo hecho de hierro) bañados en una solución alcalina. Y muy importante: tanto el níquel como el hierro son elementos abundantes en la Tierra y de bajo peligro tóxico. Durante mucho tiempo, el carbono se ha usado para incrementar la conductividad eléctrica de los electrodos. Para mejorar el rendimiento de la batería de Edison, el equipo de la Universidad de Stanford usó grafeno (láminas de carbono de dimensiones nanométricas y de sólo un átomo de espesor) y nanotubos de carbono de pared múltiple, cada uno conformado por aproximadamente 10 hojas concéntricas de grafeno enrolladas una sobre otra. Valiéndose de una nueva técnica basada en estos componentes, el equipo de investigación ha conseguido que las cargas eléctricas se muevan mucho más rápido entre los electrodos y el exterior. El resultado es una versión ultraveloz de la batería de níquel-hierro, capaz de cargarse y descargarse en un intervalo muy corto de tiempo....