Baterías de hierro-aire, ¿competidor del litio?

El avance de las energías renovables es imparable e incuestionable, sin embargo, ahora se nos plantea un gran reto. Almacenar la energía eléctrica que estas energías limpias pueden generar para usarlas en los momentos de necesidad. Una de las soluciones que han aportado los investigadores es la nueva batería de hierro-aire. ¿Cómo es? ¿Cómo funciona la batería de hierro-aire?

¿Qué retos nos proponen las energías renovables?

Las energías renovables son una fuente inagotable de electricidad para el funcionamiento de nuestra sociedad. No obstante, las fuentes de estas energías son en muchas ocasiones incontrolables por los humanos. Si hablamos de la energía fotovoltaica, solo podemos disponer de ella durante el día. En el caso de la eólica, dependemos de las corrientes de aire y del viento que estas generan. En cuanto a la mareomotriz, dependemos de las mareas.

La capacidad de las fuentes renovables para generar electricidad es suficiente para cubrir nuestras necesidades, de modo que dejemos de depender de los combustibles fósiles, es incluso de la nuclear, a medio plazo. Sin embargo, los momentos en que las renovables nos aportan la energía no coinciden con las puntas de consumo.

Así, estamos ante un gran reto, almacenar la gran cantidad de energía que nos ofrecen las energías renovables, para su uso en momentos en que la generación no sea suficiente. Aquí es donde entran en juego todos los intentos por crear baterías de almacenamiento baratas, con un bajo mantenimiento y una larga vida útil. Además, usando materiales que sea fácilmente extraíbles y manipulables.

¿Es la batería de hierro-aire la sustituta de la batería de litio?

Según sus diseñadores, la Startup estadounidense Form Energy, la batería de hierro-aire será la forma más barata de almacenamiento eléctrico. Esta empresa estima que el coste de almacenar la electricidad en este tipo de baterías será una décima parte que en las actuales baterías de litio.

La batería de hierro-aire consigue almacenar electricidad gracias a una reacción química del hierro con el oxígeno. Aunque se está trabajando activamente en esta tecnología, no es algo nuevo, puesto que ya se intentó su desarrollo en los años 70 del siglo pasado. Sin embargo, las dificultades técnicas hicieron desestimar el proyecto aquel entonces.

Ahora, gracias a los avances técnicos, se está avanzando en la consecución de una batería de hierro-aire que compita con la de litio. Puesto que ofrece grandes ventajas sobre la que se usa actualmente en muchos sistemas fotovoltaicos. Las ventajas que aporta son las siguientes:

• El hierro es el cuarto elemento más abundante en la tierra, con lo que el precio ligado a los componentes es inferior a la batería de litio, hasta 10 veces más baratas.
• El uso de la tecnología hierro-aire, reduciría las grandes cantidades de agua que se necesitan para la extracción del litio. Algo que es beneficioso desde el punto de vista medioambiental.
• La vida útil estimada de las baterías de hierro-aire es 17 veces mayor que las de litio.
• Ayudaría a almacenar electricidad en momentos de mayor producción que demanda, para aprovechar esa electricidad en momentos de gran demanda y menor producción. De forma que se conseguiría una estabilidad casi total en la red eléctrica.
• La batería de hierro-aire podría proporcionar hasta 100 horas de almacenamiento, mientras que las actuales de litio solo aportan hasta 4 horas.

¿Qué desventajas tienen las baterías de hierro-aire?

En el momento de investigación y desarrollo en que se encuentran las baterías de hierro-aire dejan algunos aspectos sin mejorar. El principal es su gran tamaño y peso, que las descarta para aplicaciones móviles, como los vehículos eléctricos y pequeños electrodomésticos como teléfonos móviles, ordenadores, etc. Otro handicap que tienen es su lentitud de carga, por lo que, aunque su tamaño se redujera, tampoco serían viables para el coche eléctrico.

Es por ello que desde la empresa que las están desarrollando, aseguran que en realidad no serán un sustituto de las baterías de litio, sino más bien un complemento. Así, se podrían crear centros de almacenamiento combinando ambas tecnologías. Las baterías de hierro-aire se encargarían de las cargas a largo plazo, mientras que las de litio tendría la labor de atender los picos de demanda inesperada o más fluctuante.

De esta forma, un centro de almacenamiento combinado daría la posibilidad de conseguir la estabilidad de la red eléctrica, que tanto necesitamos. Además, no se desperdiciaría apenas electricidad, como ocurre actualmente, puesto que en muchas ocasiones se tienen que parar los aerogeneradores o se desconectan las plantas de fotovoltaica, porque la producción sobrepasa el consumo.

Para duraciones de almacenamiento de entre 30 minutos y tres horas, las baterías de litio son actualmente la solución más rentable y tienen la mejor densidad energética en comparación con otras alternativas. No obstante, para duraciones más largas, el litio puede ser o no la opción más rentable dependiendo de la aplicación, sobre todo si se tienen en cuenta los costes durante toda la vida útil.

Las baterías de litio también son altamente configurables en una variedad de tamaños en agrupaciones de baterías, para crear una amplia gama de voltajes, potencias nominales o incrementos de energía. Esto permite diseños para aplicaciones específicas que pueden ir desde unos pocos kilovatios con unos minutos de almacenamiento, hasta soluciones de varios megavatios con horas de almacenamiento que pueden utilizarse en una subestación eléctrica, una planta fotovoltaica o en un parque eólico.