La tecnología de almacenamiento de energía acumula la electricidad cuando se genera para luego distribuirla según sea necesario. Se trata de un factor importantísimo para las energías renovables, particularmente para las que están sujetas a variables como la energía solar fotovoltaica y la eólica, que solo pueden producir electricidad cuando el sol brilla o cuando sopla el viento.
El almacenamiento de energía puede proporcionar una solución y actuar como un servicio auxiliar para estas tecnologías específicas almacenando electricidad en una batería y luego liberándola durante las horas pico, generalmente por la noche. Si bien el almacenamiento de energía puede desempeñar un papel importante en la estabilización de la red a partir de energía renovable variable (solar y eólica), sus costes aún son demasiado altos para que se implante de una manera generalizada en las redes terrestres.
Sin embargo, el uso de baterías en vehículos eléctricos e híbridos sí que ha encontrado márgenes de rentabilidad iniciales, impulsando con su desarrollo mejoras tecnológicas y economías de escala que han permitido un descenso de precios de un 46% en los últimos seis años.
Baterías para vehículos eléctricos
El panorama del almacenamiento de energía para automóviles (y otros vehículos terrestres con ruedas, incluidos autobuses, camionetas y camiones) está cambiando muy rápidamente. Desde las clásicas baterías de plomo-ácido, para ayudar a arrancar el motor de explosión y alimentar la electrónica del vehículo, se ha pasado a baterías de iones de litio, inicialmente desarrolladas para su uso en ordenadores portátiles y otros aparatos electrónicos.
Las baterías de iones de litio ofrecen una densidad de energía mucho mayor que las generaciones anteriores de baterías, lo que significa que se puede almacenar más energía por el peso de la batería. Requieren también menos mantenimiento y ofrecen flexibilidad, ya que pueden fabricarse con una variedad de minerales diferentes y están diseñados para diferentes funciones. Sin embargo, tienen un costo alto y requieren circuitos de protección.
Almacenamiento de energía en tierra
El almacenamiento de energía estacionario, fijado en instalaciones terrestres, tiene necesidades diferentes del uso de baterías en vehículos eléctricos. El peso, por ejemplo, es una preocupación menor. Además, las diferentes aplicaciones del almacenamiento estacionario tienen diferentes necesidades. Algunas baterías necesitan mucha energía para almacenarse durante períodos breves, mientras que otras necesitan menos energía, pero un tiempo de almacenamiento más prolongado.
Las baterías de iones de litio son la tecnología dominante en este momento en el almacenamiento de energía estacionaria, aunque las baterías de plomo-ácido todavía juegan un pequeño papel en algunas aplicaciones. Además, se están desarrollando baterías de flujo redox a base de vanadio como una tecnología emergente en el almacenamiento de energía en tierra. Son sistemas pesados y grandes, por lo que no son adecuados para vehículos, pero pueden construirse con capacidades de almacenaje extremadamente grandes y tienen una vida útil prolongada.
Composición de las baterías
Las baterías generalmente tienen tres elementos principales: un cátodo, un ánodo y un electrolito que se encuentra entre los dos materiales para permitir que la electricidad se recolecte y descargue en diferentes momentos. Los minerales utilizados para estos elementos difieren entre y dentro de las tecnologías de baterías.
Las baterías de flujo redox se diferencian en que funcionan bombeando un electrolito líquido (generalmente ácido sulfúrico mezclado con sales de vanadio), a través de un núcleo que consta de un electrodo positivo y negativo, separados por una membrana.
Si bien el níquel, el cobalto y el litio son probablemente más conocidos por su uso en el almacenamiento de energía y por su escasez mundial, las baterías de iones de litio generalmente usan una amplia variedad de otros minerales para el cátodo. Entre ellos están el aluminio, el plomo y el manganeso, que no presentan especiales tensiones en los mercados internacionales por su abundancia. Otro mineral estratégico para las baterías es el grafito, utilizado para el ánodo, que ha sido definido como recurso crítico para la UE.
La demanda mundial de cobalto, litio, níquel y grafito para baterías está llevando a las economías mundiales a una batalla soterrada por asegurarse el suministro.
Mejoras en la tecnología de baterías
Muchas de las tecnologías necesarias para un futuro con bajas emisiones de carbono se están desarrollando rápidamente para reducir sus costes. Así, científicos e investigadores de universidades, centros tecnológicos y empresas están acelerando para conseguir baterías más eficientes que tengan menores cantidades de litio, de grafito y de cobalto.
El impacto de los resultados de estas investigaciones aumentaría la cantidad de energía que las baterías pueden almacenar por kilogramo, así como su ciclo de vida, cuántas veces se pueden cargar y descargar antes de que su capacidad comience a ser subóptima. Si la densidad y el ciclo de vida aumentan drásticamente, la demanda de baterías nuevas y los minerales que requieren disminuirá.
Además de los desarrollos para la mejora de baterías de iones de litio, existen investigaciones y proyectos para otras tecnologías. Los expertos sostienen que las baterías de iones de litio dominarán el sector del almacenamiento en la próxima década, pero sin perder de vista otras tecnologías:
- Baterías de iones de litio de estado sólido. Se diferencian de las líquidas más comunes al reemplazar el electrolito líquido con una alternativa sólida como un polímero o cerámica. Esta estructura permite a los ingenieros reemplazar el ánodo de grafito con un ánodo de mineral de litio. La mayor incertidumbre radica en la composición del electrolito sólido; la amplia variedad de opciones diferentes que se proponen utiliza una variedad de minerales adicionales, que incluyen estaño, aluminio, plata y boro.
- Baterías de zinc-aire. Las baterías de zinc-aire se han convertido en el tipo de batería de aire mineral líder porque son seguras, respetuosas con el medio ambiente y potencialmente baratas y sencillas. Este tipo de baterías tiene una alta densidad de energía y son relativamente baratas de producir (el zinc es un metal no sujeto a tensiones de los mercados) una vez resuelto el problema de la recarga. También tienen el potencial de ser mucho más ligeras, y por lo tanto más económicas que las baterías de litio, porque tan solo necesitan un polo, ya que el otro es el aire.
- Baterías de iones de sodio. Empresas chinas se encuentran centradas en el desarrollo de baterías de iones de sodio, una tecnología que permitirá abaratar enormemente el precio del almacenamiento de energía, ya que el sodio es un elemento muy abundante en la tierra. Gracias a que su química es más estable, podrán acceder a potencias de carga más elevadas, lo que reducirá los tiempos de recarga
La necesidad de materias primas minerales para las evoluciones tecnológicas que han empujado las mejoras sociales es un constante en la minería. En el s. XIX la humanidad precisó de la extracción de carbón y hierro de las profundidades de la tierra para su primera revolución industrial. En el s. XX la minería produjo combustibles fósiles y metales de todo tipo para la segunda revolución industrial y la electrificación del planeta. En los últimos 40 años la minería está desarrollándose para abastecer a la sociedad de minerales estratégicos para las tecnologías de la información y la comunicación, así como para las innovaciones que permiten el desarrollo de energías renovables.
Galicia posee reservas o indicios probados de 10 de los 30 minerales fundamentales para la UE: antimonio, barita, grafito natural, niobio, tántalo, wolframio, silicio metálico, tierras raras, litio y titanio. Por tanto, la actividad extractiva de estas materias primas en la comunidad gallega podría suponer la disminución de la dependencia europea de las producciones exteriores y además impulsaría el desarrollo de la industria tecnológica en Galicia.
