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El equipo fundador de Baseload Renewables, incluido el científico jefe Yet-Ming Chiang (segundo por la derecha).

Energía

El azufre podría ser la clave que las baterías necesitan para masificar la energía renovable

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El experto en baterías del MIT Yet-Ming Chiang ha lanzado una nueva 'start-up 'de baterías de flujo que incluyen este elemento. Según sus cálculos, la duración de su carga sería de varios días y tendrían una vida útil de dos décadas. Espera tener proyectos importantes en un máximo de cinco años

  • por James Temple | traducido por Patricia R. Guevara
  • 12 Octubre, 2017

El profesor del MIT (EEUU), Yet-Ming Chiang, ha lanzado su última apuesta por el almacenamiento de energía: una start-up de baterías de flujo que intenta que la energía renovable compita directamente con los combustibles fósiles (ver Las baterías de 24M pueden lograr la revolución energética y de transporte).

La escala de ambición y retos de la compañía se presenta bajo el nombre de Baseload Renewables. El objetivo declarado de la start-up es fabricar baterías capaces de ofrecer energía eléctrica de forma fiable procedente de fuentes renovables las 24 horas del día y que cuesten, como mínimo cinco veces menos de lo que para enconces costarán las baterías de iones de litio.

El objetivo se acerca al punto de precios donde la idea del "almacenamiento estacional" se vuelve viable económicamente; es decir, filas de estas baterías podrían almacenar suficiente energía solar durante los períodos de exceso de generación en el verano como para seguir satisfaciendo la demanda regional durante el largo y nublado invierno, dice Chiang.

Baseload se encuentra en Engine, la nueva aceleradora del MIT, que recientemente proporcionó a la compañía más de 1,7 millones de euros en fondos (ver "Queremos que los sueños de los fundadores de start-ups no mueran por falta de capital").

En este momento la empresa no ofrece demasiados detalles técnicos, pero informa de que la clave de su bajo coste está en el azufre. Esto se debe a que es un material muy abundante y denso en energía, explica Chiang. De hecho, es un producto de desecho de la producción de petróleo y gas que cuesta sólo 10 céntimos por kilogramo.

"Basándonos en la carga almacenada por euro, el azufre resulta más de diez veces mejor que la siguiente opción", afirma este profesor de ciencias de los materiales que anteriormente cofundó la start-up de baterías de iones de litio A123 Systems, 24M y otras tres start-ups. Otros cofundadores de Baseload son el exvicepresidente de Aquion Energy Ted Wiley, así como Marco Ferrara y Billy Woodford, que trabajaron previamente con Chiang en 24M (ver ¿Por qué les pasan cosas malas a las 'start-ups' de baterías? La culpa es del capitalismo).

Es crucial disponer de tecnologías de almacenamiento mejores, más baratas y duraderas para que las fuentes renovables puedan satisfacer una mayor parte de la demanda de energía y reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Pero los comentarios optimistas que afirman que los precios de la energía eólica y solar se aproximan a los de los combustibles fósiles, son como comparar manzanas y naranjas. Ya que el Sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla, esas fuentes no pueden utilizarse de manera fiable y flexible como el carbón o el gas natural a menos que estén respaldadas por plantas de combustibles fósiles, equilibradas a través de programas de respuesta a la demanda o líneas de transmisión de larga distancia, o si se emparejan con alguna forma de almacenamiento abundante. Las opciones para esto último generalmente se limitan al almacenamiento hidroeléctrico de bombeo barato (que está estrictamente restringido desde el punto de vista geográfico, ya que requiere un par de depósitos de agua) o baterías y tecnologías similares que todavía son demasiado caras, de corta duración o ambas cosas.

Las baterías de iones de litio que hacen funcionar nuestros teléfonos inteligentes y los vehículos eléctricos se utilizan cada vez para equilibrar la generación renovable. Pero muchos expertos en baterías creen que su alto coste y sus ciclos de vida limitados ponen límites a la importancia del papel que pueden desempeñar en la red.

Por otro lado, las baterías de flujo pueden diseñarse con un ratio muy alto de potencia-energía. Esto significa que pueden contener mucha energía y continuar entregándola durante largos períodos, explica el profesor de materiales y energía tecnologías en la Universidad de Harvard (EEUU) Michael Aziz.

La mayoría de las baterías de flujo incluyen dos tanques de materiales electroactivos disueltos en líquidos, se trata de dos celdas electroquímicas conocidas como anolito y catolito. Ambas son bombeadas hacia una célula central dividida por una membrana permeable a un ion común, lo que permite que los átomos con una carga positiva o negativa pasen a través de ella. Y es este flujo de corriente el que carga los electrodos positivos y negativos a cada lado de la célula.

En el caso de Baseload, el anolito parece ser una "solución de polisulfuro", lo que simplemente significa que contiene cadenas de átomos de azufre, de acuerdo con una solicitud de patente para "baterías recargables de azufre acuoso que respiran aire" presentada por el MIT a finales de 2016. La solicitud menciona a Chiang como inventor. El catolito es una sal metálica no especificada disuelta en agua. Se dice que "respira aire" porque se genera oxígeno en el católito durante la carga y se consume mientras se descarga.

Chiang, que hace de científico jefe de la compañía, espera que las baterías tengan una duración de carga de "varios días o más" y que  ofrezcan una vida útil de 20 años. El responsable detalla: "Todavía estamos trabajando en la selección de la química ideal para este enfoque".

Afirma que la compañía todavía está en una etapa temprana, y hace notar que podrían hacer falta entre tres y cinco años para haya proyectos importantes. Para llegar a ese punto seguramente necesitará más que los 1,7 millones de euros que ha recaudado, y Chiang confirma que la compañía continúa buscando fondos adicionales.

Sus primeras investigaciones con el enfoque del azufre comenzaron en el Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Departamento de Energía de Estados Unidos. El director del programa, George Crabtree, dice que las baterías de azufre podrían llegar a ser lo suficientemente baratas y duraderas como para reemplazar a las turbinas de gas que emiten dióxido de carbono, y que actualmente se estancan cuando la energía eólica y solar flaquean, o incluso cuando lo hacen las instalaciones de almacenamiento hidroeléctrico.

Aziz, de Harvard, reconoce que es el primer sistema de almacenamiento del que ha oído hablar con unas duraciones de descarga tan largas (aparte de la hidroeléctrica de bombeo), y que parece que la compañía está tratando de abrir nuevos caminos en los precios de los kilovatios-hora. Sostiene que es difícil evaluar la viabilidad técnica sin tener más detalles, pero agrega que el historial de Chiang como inventor y científico sugiere que la compañía parece haber encontrado una ruta de investigación prometedora.

La anterior empresa de Chiang, A123, fue una apuesta precoz en la construcción de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos, las cuales obtuvieron gran atención mediática. Sin embargo, la compañía se vio obligada a declararse en quiebra en 2012 después de una sobreconstrucción de sus instalaciones de fabricación en previsión de unos negocios que nunca llegaron. Finalmente, fue comprada por Wanxiang, un importante fabricante chino de piezas de automóviles, y ahora parece estar en una sólida base financiera de nuevo, según algunos informes. Chiang sigue siendo el científico principal en 24M.

El investigador cuenta que aprendió algunas lecciones importantes en sus aventuras anteriores que ahora pretende aplicar a Baseload Renewables. Entre otras cosas, dice que la compañía probablemente buscará asociarse con fabricantes establecidos en lugar de construir sus propias fábricas, una estrategia que otras compañías de baterías como Aquion y CAMX Power también han adoptado. Chiang concluye: "Las start-ups no están preparados para enfrentarse esto, y los inversores no están dispuestos a pagar por ello".

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