A tecnoloxía de almacenamento de enerxía acumula a electricidade cando se xera para logo distribuíla segundo sexa necesario. Trátase dun factor importantísimo para as enerxías renovables, particularmente para as que están suxeitas a variables como a enerxía solar fotovoltaica e a eólica, que só poden producir electricidade cando o sol brilla ou cando sopra o vento.
O almacenamento de enerxía pode proporcionar unha solución e actuar como un servizo auxiliar para estas tecnoloxías específicas almacenando electricidade nunha batería e logo liberándoa durante as horas pico, xeralmente pola noite. Aínda que o almacenamento de enerxía pode desempeñar un papel importante na estabilización da rede a partir de enerxía renovable variable (solar e eólica), os seus custos aínda son demasiado altos para que se implante dunha maneira xeneralizada nas redes terrestres.
Con todo, o uso de baterías en vehículos eléctricos e híbridos si que atopou marxes de rendibilidade iniciais, impulsando co seu desenvolvemento melloras tecnolóxicas e economías de escala que permitiron un descenso de prezos dun 46% no últimos seis anos.
Baterías para vehículos eléctricos
O panorama do almacenamento de enerxía para automóbiles (e outros vehículos terrestres con rodas, incluídos autobuses, camionetas e camións) está a cambiar moi rapidamente. Desde as clásicas baterías de chumbo-acedo, para axudar a arrincar o motor de explosión e alimentar a electrónica do vehículo, pasouse a baterías de ións de litio, inicialmente desenvolvidas para o seu uso en computadores portátiles e outros aparellos electrónicos.
As baterías de ións de litio ofrecen unha densidade de enerxía moito maior que as xeracións anteriores de baterías, o que significa que se pode almacenar máis enerxía polo peso da batería. Requiren tamén menos mantemento e ofrecen flexibilidade, xa que poden fabricarse cunha variedade de minerais diferentes e están deseñados para diferentes funcións. Con todo, teñen un custo alto, requiren circuítos de protección e son, en ocasións, un risco potencial de incendio.
Almacenamento de enerxía en terra
O almacenamento de enerxía estacionario, fixado en instalacións terrestres, ten necesidades diferentes do uso de baterías en vehículos eléctricos. O peso, por exemplo, é unha preocupación menor. Ademais, as diferentes aplicacións do almacenamento estacionario teñen diferentes necesidades. Algunhas baterías necesitan moita enerxía para almacenarse durante períodos breves, mentres que outras necesitan menos enerxía, pero un tempo de almacenamento máis prolongado.
As baterías de ións de litio son a tecnoloxía dominante neste momento no almacenamento de enerxía estacionaria, aínda que as baterías de chumbo-acedo aínda xogan un pequeno papel nalgunhas aplicacións. Ademais, están a desenvolverse baterías de fluxo redox a base de vanadio como unha tecnoloxía emerxente no almacenamento de enerxía en terra. Son sistemas pesados e grandes, polo que non son adecuados para vehículos, pero poden construírse con capacidades de almacenaxe extremadamente grandes e teñen unha vida útil prolongada.
Composición das baterías
As baterías xeralmente teñen tres elementos principais: un cátodo, un ánodo e un electrolito que se atopa entre os dous materiais para permitir que a electricidade se colleite e descargue en diferentes momentos. Os minerais utilizados para estes elementos difiren entre e dentro das tecnoloxías de baterías.
As baterías de fluxo redox diferéncianse en que funcionan bombeando un electrolito líquido (xeralmente acedo sulfúrico mesturado con sales de vanadio), a través dun núcleo que consta dun eléctrodo positivo e negativo, separados por unha membrana.
Aínda que o níquel, o cobalto e o litio son probablemente máis coñecidos polo seu uso no almacenamento de enerxía e pola súa escaseza mundial, as baterías de ións de litio xeralmente usan unha ampla variedade doutros minerais para o cátodo. Entre eles están o aluminio, o chumbo e o manganeso, que non presentan especiais tensións nos mercados internacionais pola súa abundancia. Outro mineral estratéxico para as baterías é o grafito, utilizado para o ánodo, que foi definido como recurso crítico para a UE.
A demanda mundial de cobalto, litio, níquel e grafito para baterías está a levar ás economías mundiais a unha batalla soterrada por asegurarse a subministración.
Melloras na tecnoloxía de baterías
Moitas das tecnoloxías necesarias para un futuro con baixas emisións de carbono están a desenvolverse rapidamente para reducir os seus custos. Así, científicos e investigadores de universidades, centros tecnolóxicos e empresas están a acelerar para conseguir baterías máis eficientes que teñan menores cantidades de litio, de grafito e de cobalto.
O impacto dos resultados destas investigacións aumentaría a cantidade de enerxía que as baterías poden almacenar por quilogramo, así como o seu ciclo de vida, cantas veces pódense cargar e descargar antes de que a súa capacidade comece a ser subóptima. Se a densidade e o ciclo de vida aumentan drasticamente, a demanda de baterías novas e os minerais que requiren diminuirá.
Ademais dos desenvolvementos para a mellora de baterías de ións de litio, existen investigacións e proxectos para outras tecnoloxías. Os expertos sosteñen que as baterías de ións de litio dominarán o sector do almacenamento na próxima década, pero sen perder de vista outras tecnoloxías:
- Baterías de ións de litio de estado sólido. Diferéncianse das líquidas máis comúns ao substituír o electrolito líquido cunha alternativa sólida como un polímero ou cerámica. Esta estrutura permite aos enxeñeiros substituír o ánodo de grafito cun ánodo de mineral de litio. A maior incerteza radica na composición do electrolito sólido; a ampla variedade de opcións diferentes que se propoñen utiliza unha variedade de minerais adicionais, que inclúen estaño, aluminio, prata e boro.
- Baterías de zinc-aire. As baterías de zinc-aire convertéronse no tipo de batería de aire mineral líder porque son seguras, respectuosas co medio ambiente e potencialmente baratas e sinxelas. Este tipo de baterías ten unha alta densidade de enerxía e son relativamente baratas de producir (o zinc é un metal non suxeito a tensións dos mercados) unha vez resolvido o problema da recarga. Tamén teñen o potencial de ser moito máis lixeiras, e por tanto máis económicas que as baterías de litio, porque tan só necesitan un polo, xa que o outro é o aire.
- Baterías de ións de sodio. Empresas chinesas atópanse centradas no desenvolvemento de baterías de ións de sodio, unha tecnoloxía que permitirá abaratar enormemente o prezo do almacenamento de enerxía, xa que o sodio é un elemento moi abundante na terra. Grazas a que a súa química é máis estable, poderán acceder a potencias de carga máis elevadas, o que reducirá os tempos de recarga.
A necesidade de materias primas minerais para as evolucións tecnolóxicas que empuxaron as melloras sociais é un constante na minaría. No s. XIX a humanidade precisou da extracción de carbón e ferro das profundidades da terra para a súa primeira revolución industrial. No s. XX a minaría produciu combustibles fósiles e metais de todo tipo para a segunda revolución industrial e a electrificación do planeta. Nos últimos 40 anos a minaría está a se desenvolver para abastecer á sociedade de minerais estratéxicos para as tecnoloxías da información e a comunicación, así como para as innovacións que permiten o desenvolvemento de enerxías renovables.
Galicia posúe reservas ou indicios probados de 10 dos 30 minerais fundamentais para a UE: antimonio, barita, grafito natural, niobio, tántalo, wolframio, silicio metálico, terras raras, litio e titanio. Por tanto, a actividade extractiva destas materias primas na comunidade galega podería supoñer a diminución da dependencia europea das producións exteriores e ademais impulsaría o desenvolvemento da industria tecnolóxica en Galicia.
