La tecnología de flujo de hierro de ESS se está implementando a escala en los EE. UU.
Las redes eléctricas del mundo crujen bajo la presión de los precios volátiles de los combustibles fósiles y el imperativo de alejar al mundo de las fuentes de energía contaminantes. Puede haber una solución a la mano, gracias a una batería innovadora que es una alternativa más barata a la tecnología de iones de litio.
SB Energy Corp., una empresa estadounidense de energía renovable que es una rama de SoftBank Group Corp. de Japón, está realizando una compra récord de las baterías fabricadas por ESS Inc. La compañía de Oregón dice que tiene nueva tecnología que puede almacenar energía renovable durante más tiempo y ayudar a superar algunos de los problemas de confiabilidad que han causado apagones en California y precios de la energía récord en Europa.
Las unidades, que dependen de algo llamado "química de flujo de hierro", se utilizarán en proyectos solares a escala de servicios públicos repartidos por todo Estados Unidos, lo que permitirá que esas plantas de energía proporcionen electricidad durante horas después de la puesta del sol. SB Energy comprará suficientes baterías durante los próximos cinco años para alimentar a 50,000 hogares estadounidenses durante un día.
"El almacenamiento de energía de larga duración, como esta batería de flujo de hierro, es clave para agregar más energías renovables a la red", dijo Venkat Viswanathan, experto en baterías y profesor asociado de ingeniería mecánica en Universidad de Carnegie mellon.
ESS fue fundada en 2011 por Craig Evans, ahora presidente, y Julia Song, directora de tecnología. Reconocieron que, si bien las baterías de iones de litio desempeñarán un papel clave en la electrificación del transporte, el almacenamiento de energía a escala de red de mayor duración necesitaba una batería diferente. Esto se debe a que, si bien el precio de las baterías de iones de litio ha disminuido un 90% durante la última década, sus ingredientes, que a veces incluyen metales costosos como el cobalto y el níquel, limitan la caída del precio.
El acuerdo por 2 gigavatios-hora de baterías tiene un valor mínimo de 300 millones de dólares, según ESS. Rich Hossfeld, director ejecutivo de SB Energy, dijo que la genialidad de las unidades radica en su simplicidad.
“La batería está hecha de hierro, sal y agua”, dijo Hossfeld. "A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías de flujo de hierro son realmente baratas de fabricar".
Cada batería tiene cuatro componentes: dos electrodos entre los que se mezclan las partículas cargadas a medida que se carga y descarga la batería, un electrolito que permite que las partículas fluyan suavemente y un separador que evita que los dos electrodos formen un cortocircuito.
Las baterías de flujo, sin embargo, no se parecen en nada a la batería dentro de los teléfonos inteligentes o automóviles eléctricos. Esto se debe a que el electrolito debe moverse físicamente mediante bombas a medida que la batería se carga o descarga. Eso hace que estas baterías sean grandes, y el producto principal de ESS se vende dentro de un contenedor de envío.
Lo que ocupan en el espacio, lo pueden compensar con el costo. Las baterías de iones de litio para almacenamiento a escala de red pueden costar hasta 350 dólares por kilovatio-hora. Pero ESS dice que su batería podría costar $ 200 por kWh o menos para 2025.
Fundamentalmente, agregar capacidad de almacenamiento para cubrir interrupciones más prolongadas en una planta solar o eólica puede no requerir la compra de una batería completamente nueva. Las baterías de flujo solo requieren electrolito adicional, que en el caso de ESS puede costar tan solo $ 20 por kilovatio hora.
"Esto es muy, muy importante", dijo Eric Toone, director científico de Breakthrough Energy Ventures, que ha invertido en ESS. "Hemos estado hablando de baterías de flujo desde siempre y ahora está sucediendo".
La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU. Construyó una batería de flujo tan pronto como 1980. Debido a que estas baterías usaban agua, presentaban una opción mucho más segura para aplicaciones espaciales que las baterías de iones de litio desarrolladas en esa época, que eran infames por prenderse fuego. Hossfeld dice que ha podido obtener permisos para baterías ESS, incluso en California, propensa a incendios forestales, que no se habrían otorgado a las versiones de iones de litio.
Aún así, había un problema con las baterías de flujo de hierro. Durante la carga, la batería puede producir una pequeña cantidad de hidrógeno, que es un síntoma de reacciones que, si no se controlan, acortan la vida útil de la batería. La principal innovación de ESS, dijo Song, fue una forma de mantener el hidrógeno producido dentro del sistema y así extender enormemente su vida.
“Tan pronto como cierra el ciclo del hidrógeno, de repente convierte un prototipo de laboratorio en una opción de batería comercialmente viable”, dijo Viswanathan. La batería de flujo de hierro de ESS puede soportar más de 20 años de uso diario sin perder mucho rendimiento, dijo Hossfeld.
En la fábrica de la compañía cerca de Portland, los robots amarillos cubren láminas de plástico con productos químicos y las pegan para formar los núcleos de las baterías. Dentro de los contenedores de envío, las cubas llenas de electrolito ingresan a cada electrodo a través de bombas, lo que permite que la batería haga su trabajo de absorber energía renovable cuando brilla el sol y liberarla cuando oscurece.
Es un primer paso prometedor. La batería de ESS es una solución barata que actualmente puede proporcionar aproximadamente 12 horas de almacenamiento, pero las empresas de servicios públicos eventualmente necesitarán baterías que puedan durar mucho más a medida que se agreguen más energías renovables a la red. A principios de este mes, por ejemplo, la falta de almacenamiento contribuyó a un aumento récord en los precios de la energía en el Reino Unido cuando la velocidad del viento se mantuvo baja durante semanas. Las empresas emergentes como Form Energy Inc. también están utilizando hierro, un material abundante y barato, para construir nuevas formas de baterías que podrían superar a ESS en precio.
Hasta ahora, ESS ha desplegado comercialmente 8 megavatios-hora de baterías de flujo de hierro. La semana pasada, luego de una evaluación de seis meses, la eléctrica española Enel Green Power SpA firmó un acuerdo único para que ESS construya una cantidad equivalente. Hossfeld de SB Energy, que también forma parte del directorio de ESS, dijo que la compañía probablemente compraría aún más capacidad de batería de ESS en los próximos cinco años.
A pesar de que sus libros de pedidos se llenan, ESS enfrenta un camino desafiante por delante. Llevar baterías nuevas al mercado es notoriamente difícil y el sector está plagado de nuevas empresas fallidas. Fundamentalmente, la tecnología de iones de litio obtuvo una ventaja y los clientes están más familiarizados con sus pros y sus contras. ESS tendrá que demostrar que sus baterías pueden satisfacer las rigurosas demandas de los operadores de centrales eléctricas.
El nuevo pedido debería ayudar a ESS, ya que parece salir a bolsa en unas semanas a través de una empresa de adquisición de propósito especial con una valoración de $ 1.07 mil millones. La cotización le reportará a la compañía $ 465 millones, que planea utilizar para ampliar sus operaciones.
Contribuciones de Tom Metcalf
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