Chris Horn: un resumen de la evolución de las baterías

Fuente: https://www.irishtimes.com/

A medida que el almacenamiento de energía se convierte en una parte más importante de nuestras vidas, la I + D está preparada para seguir avanzando.

Una excursión escolar en 1971 me puso en mi carrera para convertirme en ingeniero. Visitamos lo que entonces era el proyecto de ingeniería más grande jamás realizado en la historia del estado, por el ESB en Turlough Hill en Co Wicklow .

Se construyó un túnel de medio kilómetro de largo a través del granito entre un reservorio artificial en la cima y el lago inferior, impulsando turbinas hidroeléctricas. En pleno funcionamiento desde 1974, Turlough Hill es, en esencia, una enorme batería recargada mediante el uso de energía excedente en la red nacional para bombear agua hasta el depósito. Entonces, la central eléctrica puede conectarse rápidamente para generar electricidad en momentos en que la red está bajo tensión. De esta manera suaviza la generación y la demanda de energía nacional. La capacidad es de aproximadamente 1.500 MW horas. A modo de comparación, nuestra demanda nacional récord superó los 5.000 MW en un pico de aumento en diciembre pasado.

Nuestra necesidad de sistemas de almacenamiento de energía aumenta a medida que cambiamos a fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar. Hoy en día, las energías renovables suministran aproximadamente el 40 por ciento de nuestra energía nacional. Debido a la necesidad de equilibrar la carga con los caprichos del clima, el ESB ha anunciado recientemente dos proyectos de almacenamiento de baterías: uno en Inchicore , Dublín, y el otro en Aghada , Cork. En conjunto con Fluence (una empresa conjunta entre Siemens y AES), estas baterías pueden proporcionar juntas alrededor de 100MW horas antes de requerir una recarga.

El almacenamiento de energía se ha convertido en parte de nuestra vida diaria. Todos nos hemos vuelto mucho más conscientes de las mejoras en la tecnología de baterías a medida que buscamos las últimas computadoras portátiles, teléfonos inteligentes y dispositivos. Una proporción significativa de su peso es la batería y todos queremos dispositivos más livianos. El tiempo disponible entre recargas también influye en nuestras decisiones de compra, pero las recargas múltiples reducen la vida útil de la batería y, a menudo, no es posible reemplazar la batería en dispositivos inteligentes.

Rango de ansiedad

Cuando se vende un vehículo eléctrico (EV), el personal de la sala de exposición suele ser interrogado sobre la calidad de la batería. Es posible que nos preocupe la cantidad de tiempo necesario para una recarga y que tengamos ansiedad sobre cuánto tiempo puede durar una carga. Los climas más fríos y cálidos afectan la autonomía de la batería, ya que la energía se utiliza para mantener la cabina de pasajeros cómoda con calefacción o aire acondicionado. La vida útil de la batería controla el valor de segunda mano y de reventa de un vehículo eléctrico: a medida que la capacidad de una batería disminuye con múltiples recargas, también lo hace el rango disponible.

También podemos preocuparnos por la seguridad física. Hace solo unos años, el Boeing Dreamliner recién presentado estaba en los titulares cuando sus baterías de iones de litio se incendiaron espontáneamente en aviones estacionados, lo que provocó que la flota quedara en tierra, Boeing pausara la producción y una revisión de seguridad de la Administración Federal de Aviación.

A medida que pasamos a los vehículos eléctricos, solo en el último año ha habido más de una docena de informes de incendios de baterías de iones de litio, no relacionados con colisiones o accidentes, cuando un vehículo eléctrico estacionado o un vehículo eléctrico que se está recargando se incendió espontáneamente. Después de numerosos incendios de baterías, el Hyundai Kona EV se sometió a un retiro mundial en octubre de 2020, seguido por General Motors del Chevy Bolt EV en noviembre de 2020. Y si tiene un remolque de barco, tenga mucho cuidado de no sumergir la batería del EV en el mar. o un lago al cargar o descargar!

Cobalto y litio

Algunos comerciantes de materias primas describen al litio como el nuevo «oro blanco», ya que la demanda mundial se ha acelerado debido a las baterías para vehículos eléctricos. Tesla ha llegado a afirmar que controlará su suministro al ser dueño de sus operaciones mineras de litio. El cobalto también se usa en la mayor parte de la generación actual de baterías para vehículos eléctricos y representa una proporción significativa de su costo. La República Democrática del Congo controla gran parte de la producción mundial de cobalto y ha habido denuncias de trabajo infantil y abusos de los derechos humanos en sus operaciones mineras.

La industria de los vehículos eléctricos está interesada por innumerables razones para cambiar a nuevas tecnologías de baterías. A una década de la Universidad de Stanford spinout, QuantumScape, anunció en diciembre su nueva tecnología de baterías para vehículos eléctricos de estado sólido utilizando un electrolito de cerámica flexible. Por el contrario, las baterías de iones de litio actuales utilizan un electrolito líquido. QuantumScape afirma que solo tiene un tiempo de carga de 15 minutos, pero sin embargo, la vida útil de la batería es más del doble que la de la tecnología actual. La compañía salió a bolsa en septiembre pasado y ahora está valorada en unos 16.000 millones de dólares (13.300 millones de euros).

Mientras tanto, la tecnología contemporánea Amperex de China ha anunciado una nueva tecnología de batería para vehículos eléctricos con una vida útil de 16 años o dos millones de kilómetros. Junto con Volkswagen, ahora está construyendo una planta en Erfurt , Alemania , que entrará en producción a finales de este año.

Ford, BMW y Hyundai están trabajando con Solid Power, una puesta en marcha con sede en Colorado , que utiliza una batería de estado sólido de electrolito de sulfuro. También se rumorea que Toyota , Samsung , Panasonic y LG Energy (una escisión de la compañía química más grande de Corea del Sur) están investigando baterías para vehículos eléctricos de estado sólido.

La UE acaba de anunciar un apoyo de 2.900 millones de euros para un proyecto europeo de innovación de baterías de 11.900 millones de euros, con 42 empresas colaboradoras y 12 estados miembros ( Irlanda no fue uno de los países proponentes).

Es probable que la tecnología de almacenamiento de energía siga siendo un área fructífera de investigación e innovación durante un tiempo considerable.