Las eléctricas necesitan formas baratas y duraderas de almacenar el exceso de energía producida por las plantas eléctricas, especialmente ahora que la energía solar y eólica que son intermitentes se añaden al panorama. Desgraciadamente, las baterías disponibles para almacenar a nivel de red de suministro son o demasiado caras, o no duran los miles de ciclos necesarios para que sean rentables.

Una nueva batería desarrollada por Aquion Energy en Pittsburgh (EE.UU.) usa química sencilla -un electrolito basado en agua y materiales abundantes tales como sodio y manganesio- y se espera que cueste 300 dólares para una capacidad de almacenaje de un kilovatio hora, menos de un tercio de lo que costaría usar baterías de iones de litio. Pruebas llevadas a cabo por terceros han demostrado que la batería de Aquion puede durar más de 5.000 ciclos de carga y descarga y tiene una eficacia por encima del 85 por ciento.

La empresa ya ha recibido 30 millones de dólares en capital de riesgo para empezar la fabricación de sus baterías de iones de sodio. La nueva tecnología podría ser la forma más barata de almacenar grandes cantidades de energía para la red eléctrica usando baterías, afirma  Jay Whitacre, fundador de la empresa y director de tecnología.

La batería de Aquion usa un ánodo de carbono activado y un cátodo de sodio y manganesio. Un electrolito con base de agua transporta iones de sodio entre los dos electrodos al cargar y descargar. El principio es parecido al de los iones de litio, pero los iones de sodio son más abundantes y por lo tanto resultan más baratos. Comparado con electrolitos basados en solventes, el electrolito basado en agua también es más fácil de manejar y más barato. Y lo que es aún mejor, los materiales no son tóxicos y la batería es reciclable al 100 por cien, según Whitacre.

Ahora toca poner la tecnología a prueba a escala de la red eléctrica. Aquion ha enviado la preproducción de prototipos de baterías a compañías eléctricas solares que no forman parte de la red. El mes que viene, un módulo de 1.000 voltios irá a KEMA, una empresa holandesa consultora y testadora de energía que tiene una sede en las afueras de Philadelphia (EE.UU.)

Las empresas de electricidad solían almacenar energía para cubrir la demanda durante las horas punta de demanda, una práctica denominada “afeitado de horas pico”, que ayuda a mantener la red fiable y eficaz y los precios de la electrcidad bajos. Whitacre explica que la batería de Aquion está diseñada para estas aplicaciones de la red. “Está muy bien adaptada como apoyo a la energía solar y eólica que están fuera de la red y también para el afeitado de horas pico”, sostiene. “Son dos aplicaciones muy distintas y nuestra batería ha demostrado ser eficaz en ambas”.

John Miller, experto en condensadores electroquímicos y presidente de la consultora JME en Shaker Hights, Ohio (EE.UU.), afirma que la batería de Aquion podría ser la más barata de entre varias tecnologías de que compiten por proporcionar almacenaje para la red . La compara con la tecnología de almacenaje más habitual actualmente, la central hidroeléctrica reversible, que se encarga del 95 por ciento del almacenamiento de energía a nivel de red. La hidroeléctrica reversible requiere desplazar agua a una altura cuando la demanda de electricidad es baja y soltar ese agua a través de turbinas durante las horas pico. Sin embargo, este sistema se ve limitado por la geología y el espacio y construir una hidroeléctrica reversible cuesta millones de dólares y muchos años. Las eléctricas empiezan a estudiar la posibilidad de usar baterías porque se las pueden entregar en unos meses y, en principio, pueden colocarse en cualquier parte.

“Incluso el plomo y ácido es demasiado caro”, afirma Miller. “La tecnología de Aquion se empieza a acercar al coste de las hidroeléctricas reversibles, que es de dos centavos por kilovatio hora [a lo largo de toda la vida del sistema]. Son únicas. Yo diría que resulta muy prometedor para el almacenaje de red”.

Hasta ahora no existe ninguna tecnología que cumpla con todas las necesidades de almacenaje de energía de la red, explica Haresh Kamath, director de programa de almacenamiento de energía en el Instituto de Investigación de la Energía Eléctrica. “Cada tecnología tiene una ventaja”, en términos de coste, seguridad, fiabilidad, durabilidad y eficacia, sostiene Haresh.

Algunas compañías eléctricas usan baterías de plomo y ácido y baterías de sodio y azufre para almacenar energía. Las baterías de plomo y ácido son baratas, pero solo duran de 500 a 1.000 ciclos, mientras que las baterías de  sodio y azufre son caras a un coste de 1.000 dólares por kilovatio hora. Otras tecnologías que se vislumbran para el futuro, iones de litio, almacenaje de aire comprimido en altura y baterías de flujo siguen siendo caras y aún no ha quedado demostrada su eficacia.

La tecnología de baterías para el almacenaje de energía también tiene que ser “fácil de usar y que no requiera una instalación prolongada”, afirma Ali Nourai, consultor ejecutivo en KEMA. Las baterías de Aquion quizá tengan la desventaja de ser tan grandes y pesadas como las baterías de plomo y ácido, explica Nourai, pero su bajo precio y su gran duración lo compensan. “El mayor obstáculo para el almacenaje de red es el coste y Aquion lleva las de ganar ahí”, afirma. “La gente aceptará baja eficacia y gran peso si el precio es adecuado”.

Según Kamath, la batería de iones de sodio es una nueva tecnología interesante, pero las pruebas a escala de red dirán si tiene lo que las eléctricas necesitan. “Más que otras, esta tecnología está en sus primeras fases y no sabemos de qué es capaz”, cuenta Kamath. “Basándonos en la teoría, parece muy prometedor, y por eso mucha gente de la industria está emocionada con esto. Pero aún queda por ver si todo loq ue promete se hace realidad”.

Sin embargo, Whitacre tiene planes ambiciosos para Aquion. La empresa está fabricando unidades de 35 vatios hora modulares y apilables en sus instalaciones de investigación y desarrollo. El año que viene, Aquion quiere producir baterías por valor de múltiples megavatios hora en estas instalaciones, lanzar su primer producto comercial y poner en marcha una fábrica capaz de producir baterías de 500 megavtios hora.