La start-up Sun Catalytix está diseñando una batería de flujo para almacenar energía de la red que utiliza materiales hechos a medida derivados de productos químicos baratos de uso común. Así, esta empresa se une a decenas de otras que buscan fabricar un dispositivo capaz de proporcionar múltiples horas de potencia para apoyar la intermitencia de la energía solar y eólica de forma barata y fiable.
La empresa, que es una spin-off del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.), que espera diferenciarse gracias a una novedosa química y a sistemas mecánicos baratos, está probando un prototipo a pequeña escala de cinco kilovatios. Sus proyecciones son que un sistema a escala completa, que espera poder fabricar en 2016 o 2016, costará menos de 300 dólares por kilovatio hora, o menos de la mitad que las baterías de sodio-azufre que se usan en la actualidad para almacenamiento multihoras.
Mike Decelle , director ejecutivo de Sun Catalytix afirma que una de las ventajas de la tecnología de la empresa es que usa ingredientes baratos. "Estamos consiguiendo un suministro de algunos de estos materiales muy, muy, barato, por toneladas desde China, en la actualidad", explica, parado en medio de una puerta para impedir que el visitante pueda leer los nombres de los productos químicos. "Ahí es donde hay que comprar y donde están las cantidades que necesitas".
El material activo en una batería de flujo típica es un metal, como el vanadio o el cinc, disuelto en un electrolito líquido. Para crear una corriente, los líquidos se bombean desde grandes tanques a un dispositivo donde tiene lugar una reacción electroquímica a través de una membrana. Los electrolitos se bombean en la dirección contraria para cargar la batería. Una gran ventaja de las baterías de flujo es que la cantidad de energía que almacenan se puede aumentar simplemente haciendo los tanques más grandes.
Los electrolitos de Sun Catalytix están hechos de metales combinados con ligandos, o moléculas que se ligan a los átomos de metal. Usando compuestos de metal-ligandos como material activo de la batería, ha permitido a los ingenieros más flexibilidad a la hora de diseñar y conseguir una batería barata y segura que dure 15 años con cargas y descargas diarias, según la empresa.
En una versión de la batería que se está desarrollando en su laboratorio, dos placas cuadradas hechas de un compuesto de carbono y plástico, cada una del groso de una hoja de papel, se apilan con una fina membrana de plástico entre ellas para formar una celda. Durante la carga y la descarga, los dos electrolitos líquidos viajan a través de surcos grabados en cada placa para disparar la reacción química a través de la membrana.
El prototipo, guardado en un receptáculo de cristal, está hecho de 50 celdas en dos filas horizontales, o "pilas". Las celdas no están cableadas individualmente, sino que la corriente viaja a través de las placas desde un extremo de la pila hasta el otro, lo que supone un ahorro de cableado. Bajo las pilas hay tanques de electrolitos líquidos, bombas, válvulas y tubos hechos con PVC, todo ello material disponible directamente en ferreterías. Un sistema a escala completa usaría cientos de celdas, cada una del tamaño aproximado de una caja de pizza.
Una cosa en la que se distinguen las baterías de Sun Catalytix de otras baterías de flujo convencionales, según la empresa, es que los materiales activos se disuelven en una solución acuosa casi neutra que sería segura en caso de un vertido, y no resulta corrosiva para las bombas y las válvulas. La mayoría de los electrolitos de baterías de flujo son ácidos fuertes, que podrían suponer un problema de seguridad si la tecnología se usa en edificios, y pueden necesitar recipientes de contención, lo que aumenta los costes, explica Venkat Srinivasan, director del Laboratorio de Almacenamiento de Energía y Recursos Distribuidos en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EE.UU.).
Sun Catalytix también compite con empresas que están haciendo máquinas de aire comprimido y baterías con sus propias químicas, como la batería de cinc-aire de Eos Energy Storage, y una batería de metal-líquido de Ambri (ver "Baterías baratas de apoyo para las energías renovables" y "Baterías gigantes para un nuevo tipo de red eléctrica"). Decelle cree que la batería de Sun Catalytix tendrá una ventaja respecto a la de Ambri en términos de seguridad. Una batería de metal-líquido opera a varios cientos de grados de temperatura, lo que "podría echar para atrás a algunos clientes", afirma.
Sun Catalytix pretende hacer una prueba de una batería a escala completa en 2015. Un sistema de un megavatio encajaría en dos contenedores de 7 metros, y para los tanques de electrolitos harían falta más contenedores, dependiendo de las horas de energía que sean necesarias. La empresa, que ha recaudado 16.5 millones de dólares (unos 12,25 millones de euros) en inversiones, busca ahora más dinero de empresas e inversores de capital riesgo para construir prototipos a mayor escala. Pretende fabricar las pilas de celdas ella misma y contar con contratistas o integradores de sistemas para montar el producto final, afirma Decelle.