El pasado mes, la directora de ARPA-E, el programa de investigaciones avanzadas del Departamento de Energía de Estados Unidos, Ellen Williams, acabó en los titulares cuando declaró a The Guardian: "Hemos encontrado algunos santos griales de las baterías".

A pesar de los muy prometedores resultados de los aproximadamente 75 proyectos de investigación de almacenaje energético que financia ARPA-E, el grial del almacenaje energético compacto y de bajo coste sigue sin aparecer.

Varias start-ups están cerca de producir dispositivos económicos, seguros, compactos y con suficiente densidad energética para almacenar energía por menos de 100 dólares (unos 89 euros) por kilovatio-hora. Lograr ese precio tendría un enorme efecto, pues superaría el problema de alimentar una red las 24 horas con energías renovables que sólo están disponibles cuando sopla el viento o brilla el Sol y haría que los vehículos eléctricos resulten más ligeros y baratos.

Crédito: Federico Jordan

Pero esas baterías no se están comercializando, ni de lejos, al ritmo necesario para acelerar la transición desde la quema de combustibles fósiles hacia fuentes renovables. Incluso el CEO de Tesla, Elon Musk, que no tiende en absoluto a minimizar la promesa de nuevas tecnologías, se ha visto obligado a reconocer que, por ahora, el fabricante de coches eléctricos está participando en un trabajo gradual para mejorar sus baterías de iones de litio existentes en lugar de dar un gran salto adelante.

Muchos investigadores creen que el almacenaje energético tendrá que adoptar una química y una física totalmente nuevas, más allá de las baterías de iones de litio que durante la última década han desplazado las tecnologías rivales en la electrónica de consumo, los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenaje a escala de red. En mayo, el Departamento de Energía de Estados Unidos celebró un simposio titulado Más allá de los iones de litio. El hecho de que fuera la novena edición del evento subraya los retos tecnológicos de dar ese paso.

El fundador de SolidEnergy Systems, Qichao Hu, ha desarrollado una batería de metal de litio (que tiene un ánodo metálico en lugar de emplear el material de grafito habitual para el ánodo de las baterías tradicionales de iones de litio). Su producto ofrece una densidad energética drásticamente mejorada respecto a los dispositivos actuales (ver Una batería de litio más segura y eficiente planea su "agresiva" llegada al mercado). El proceso de una década de desarrollar el nuevo sistema remarca uno de los mayores obstáculos para el avance de las baterías. Hu explica: "Convertir una idea en un producto resulta difícil para las baterías, porque cuando mejoras un aspecto, comprometes otros".

A esto se suma el hecho de que las investigaciones de almacenaje energético tienen un problema de multiplicidad: existen tantas tecnologías, desde baterías de espuma hasta baterías de flujo hasta químicas exóticas, que ningún ganador claro está atrayendo la mayor parte de la financiación y actividades de investigación.

Según un análisis reciente sobre más de 3.500 millones de euros de inversiones en almacenaje energético realizado por Lux Research, las start-ups que desarrollan baterías de "próxima generación" (distintas a las de iones de litio) solo recibieron una media de 35,75 millones de euros en financiación a lo largo de ocho años. La inversión de Tesla en su gigafábrica, que producirá baterías de iones de litio, costará un total de alrededor de 4.500 millones de euros. Esa enorme brecha de inversión resulta difícil de superar.

"Costaría unos 450 millones de euros construir una pequeña línea de fabricación y realizar todas las minucias de las investigaciones necesarias para producir el producto", afirma el profesor de ciencias de materiales de la Universidad de California en Berkeley Gerd Ceder, que dirige un grupo de investigación que estudia novedosas químicas de baterías. Los fabricantes automovilísticos, señala, pueden dedicar años a probar nuevos sistemas de baterías antes de tomar una decisión de compra. Resulta difícil invertir esa cifra cuando una empresa dispone de  4,5 millones de euros en financiación al año.

Incluso si los fabricantes de baterías logran llevar novedosas tecnologías al mercado, se enfrentarán a una peligrosa época de escalado de producción y de búsqueda de clientes. Tanto Leyden Energy como A123 Systems fracasaron tras desarrollar prometedores sistemas nuevos, al aumentar su necesidad de flujo de caja y quedarse sin realizar sus expectativas de demanda. Dos start-ups más, Seeo y Sakti3, fueron adquiridas antes de alcanzar la producción masiva ni ingresos importantes, a precios inferiores a los probablemente esperarían sus inversores de fase temprana.

Mientras tanto, los tres principales productores de baterías, Samsung, LG y Panasonic, están menos interesados en nuevas químicas y cambios radicales en las tecnologías que en las mejoras graduales de sus productos existentes. Y las innovadoras start-ups de baterías se enfrentan a un problema importante que no les gusta mencionar: las baterías de iones de litio, creadas durante la década de 1970, siguen mejorando.