Las últimas tecnologías en almacenamiento energético presentadas en 2018

El acceso a la energía siempre que sea necesaria es fundamental para la sociedad moderna actual, para mantenerla caliente en invierno, fresca en verano, entretenida durante todo el año y asegurándole que la comida sea segura para comer. La forma en que se almacena esa energía es un trabajo en constante progreso, y mientras muchos científicos están haciendo avances importantes pero mejorables con nuevos materiales y electrolitos novedosos, otros están por reinventar por completo lo que se considera una batería convencional.

He aquí cinco ejemplos que se presentaron en 2018, según explica la web NewAtlas.com, y que podrían abrir nuevas puertas en el almacenamiento de energía. Conceptos que se salen de la norma y que podrían señalar un nuevo camino en el futuro.

Almacenamiento en una torre de bloques de hormigón

Se trata de una torre de bloques de hormigón apilables, con una grúa de seis brazos actuando como un dedo. Esta es la propuesta de la empresa suiza Energy Vault, que está desarrollando un nuevo tipo de batería, si se puede llamar así, diseñada para almacenar energía de fuentes renovables como el viento y el sol en torres de hormigón del tamaño de un rascacielos. Para cargarlos, la grúa levanta bloques del suelo y los apila para crear una torre. Para descargarlo, la grúa permite que la gravedad baje los bloques al suelo y convierta la energía cinética generada durante el descenso en electricidad.

Esta es una premisa similar a las centrales hidroeléctricas con bombeo, que también dependen de la gravedad. Su sistema bombea agua hasta un depósito durante períodos de baja demanda de la red, y luego generan energía a medida que se libera en su caída a través de las turbinas. Energy Vault dice que su solución podría tener una capacidad de hasta 35 MWh y 4 MW de potencia pico y ofrecer una eficiencia de ida y vuelta del 90%. Está implementado su primer sistema en India y presentará sus resultados en 2019.

Baterías diseñadas para adaptarse a cualquier dispositivo

Un control remoto de TV, un reloj y una linterna, son todos los elementos cotidianos que, en alguna parte del proceso de diseño, responden a la necesidad de incorporar baterías de formas cilíndricas y rectangulares. Pero, ¿qué pasaría si las baterías pudieran ser construidas a propósito en cualquier forma para adaptarse a lo que sería un producto diseñado de manera óptima?

En octubre, los científicos de la Universidad Estatal de Texas y la Universidad de Duke idearon una manera de imprimir en 3D baterías con un plástico conocido como ácido poliláctico (PLA) en cualquier forma. Toda una experimentación, porque el PLA en su estado típico no es un conductor iónico.

Los científicos resolvieron este pequeño problema mediante la infusión del material con un cóctel de etil metilcarbonato, propileno carbonato y litio perclorato. También utilizaron grafeno en el ánodo y nanotubos de carbono en el cátodo, los electrodos positivo y negativo, respectivamente.

A través de estas mejoras, el equipo pudo imprimir en 3D una batería de prueba de concepto en forma de una celda de moneda que realmente funcionó. Se basaron en esto mediante la impresión en 3D de una batería en un brazalete equipado con LED, que pudo permanecer iluminado durante unos 60 segundos. Esta idea está lejos de tener un propósito práctico, pero ahora que los científicos están trabajando para mejorar la capacidad de sus baterías, un día podría abrir algunas oportunidades muy interesantes cuando se trata del diseño de productos.

El sol en una caja

Es la propuesta del MIT. El llamado "sol en una caja" se apoya en la tecnología actual conocida como sistema de sales fundidas, donde la energía se almacena en forma de calor. En estos sistemas, el calor puede almacenarse durante un tiempo prolongado y liberarse para hervir el agua para que el vapor resultante a su vez impulse una turbina que genere electricidad.

Los investigadores del MIT describen un sistema que, en lugar de la sal, utiliza silicio fundido, que puede almacenar más calor y no es tan corrosivo a altas temperaturas. Además, a altas temperaturas brilla extremadamente. Esto significa que en lugar de usar un intercambiador de calor para hervir agua para generar electricidad, el sistema de silicio fundido puede usar células solares fotovoltaicas de múltiples funciones para generar electricidad a partir de la luz que emite el silicio.

Han probado este concepto con un tanque en miniatura, pero dicen que podría canalizarse a un sistema que comprende dos tanques que miden 10 m, lo que proporcionaría suficiente energía para 100.000 hogares. También dicen que el diseño se puede implementar en cualquier lugar, y sería mucho más barato que el actual estándar, el rey en almacenamiento de energía, lahidroeléctrica con bombeo.

"Además sería geográficamente ilimitado, y más barato que la energía hidroeléctrica con bombeo, lo que es muy emocionante", dice Asegun Henry, investigador principal. "En teoría, ésta es la pieza clave para permitir que la energía renovable alimente toda la red".

Batería de carga rápida gracias a un remolino

Las baterías estándar que se utilizan hoy consisten en un cátodo en un extremo y un ánodo en el otro, con un separador no conductor en el centro. Los científicos de la Universidad de Cornell han combinado esa energía en un interesante diseño de batería que entrelaza estos componentes en forma de remolino, una configuración que le permite cargarse en solo segundos.

La clave de la batería es la naturaleza porosa de la estructura del ánodo, que contiene miles de pequeños poros de 40 nanómetros de ancho, que se rellenan con otros componentes esenciales de la batería. Eso incluye un material separador conductor de iones junto con azufre, que sirve como cátodo de la batería en espiral, y una rociada de polímero conductor de la electrónica.

Esto significa que dentro de cada uno de esos miles de poros se encuentra todo lo necesario para el almacenamiento y la salida de energía, esencialmente convirtiéndolos en pequeñas baterías. Reducirlos a la nanoescala ofrece una densidad de potencia mucho mayor, lo que significa que se puede acceder a la energía mucho más fácilmente que con una batería normal.

"En el momento en que coloque el cable en el enchufe, en segundos, quizás incluso más rápido, la batería se cargará", dice Ulrich Wiesner, líder del estudio, que habla de cómo podría funcionar una versión completamente desarrollada de la batería giratoria.

Batería flexible inspirada en la columna vertebral

Al igual que la batería PLA impresa en 3D mencionada anteriormente, las baterías flexibles prometen unir la funcionalidad de almacenamiento de energía en productos de formas y tamaños interesantes, algo que es particularmente prometedor en el mundo de la tecnología portátil. Un ejemplo muy interesante de esto es una batería construida este año en la Universidad de Columbia inspirada en la columna vertebral humana.

Consiste en diferentes conjuntos compuestos de cátodos, ánodos, separadores y colectores de corriente, con cada una de estas unidades unidas a través de los llamados "proveedores de flexibilidad". Al igual que los discos y los ligamentos permiten que su columna vertebral se doble. Además, estos proveedores de flexibilidad permiten que la batería se retuerce y ​​se contorsione, todo mientras se mantiene un voltaje estable.

Aunque los científicos que realizan el estudio no divulgarán exactamente de qué están hechos los proveedores de flexibilidad, afirman que su batería flexible se encuentra entre las densidades de energía más altas de su clase, y es capaz de alrededor del 85% de lo que obtendrá de una batería de ión-litio actual.