En los desiertos de los Emiratos Árabes Unidos, un enorme proyecto de energía limpia, que abarca un área aproximadamente del tamaño de 12,600 campos de fútbol, está a punto de lograr un avance: usar energía solar para suministrar energía equivalente a medio millón de hogares durante toda la noche. El estado del Golfo ha estado combinando constantemente 5.2 gigavatios (GW) de capacidad solar con 19 gigavatios-hora (GWh) de almacenamiento en baterías para crear el sistema de baterías más grande del mundo.
Mientras tanto, a unas 7,500 millas de distancia, en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. en Colorado, investigadores e ingenieros están desarrollando algunas de las baterías más pequeñas jamás fabricadas. Estas son diminutas en comparación con las baterías de iones de litio a escala de red utilizadas para almacenar energía renovable. Están diseñadas para alimentar etiquetas electrónicas que rastrearán salmones y anguilas jóvenes, que miden aproximadamente 3 pulgadas (7.5 cm) de largo.
A medida que las baterías tradicionales de iones de litio llevan al límite las cuestiones de tamaño y escala, otros tipos de baterías podrían desempeñar un papel igualmente vital en el aprovechamiento de la energía baja en carbono, sin necesidad de minerales críticos como el litio, el cobalto y el níquel, que han generado preocupaciones sobre daños ambientales y perjuicios a comunidades vulnerables.
A diferencia de las baterías de iones de litio, que tienen un número limitado de ciclos de carga y descarga, muchas de estas tecnologías de baterías alternativas pueden usarse indefinidamente y reciclarse después de que finalice su vida útil de 20 años. Los desarrolladores ya están recurriendo a una amplia gama de materiales para almacenar electricidad renovable cuando esté disponible y usarla para alimentar todo, desde tecnología portátil hasta redes de calefacción, fábricas e incluso misiles.
Estas son algunas de las tecnologías de almacenamiento de energía más innovadoras que están dando que hablar.
Aire Líquido
A finales del año pasado, en el sitio de una antigua planta de carbón en Trafford, el exalcalde del Gran Mánchester marcó el inicio de la construcción de un proyecto de almacenamiento de energía largamente esperado que podría desencadenar la "reindustrialización" de la región. Andy Burnham dijo que el desarrollo del clúster verde de Trafford, que incluye la criobatería de "aire líquido" de Carrington, podría hacer de "esta década la más emocionante desde la época victoriana para el Gran Mánchester".
En términos simples, el proyecto Carrington, desarrollado por la startup británica Highview Power, busca capturar energía renovable cuando es abundante y almacenarla como aire líquido. En teoría, una "criobatería" puede almacenar energía durante horas, días o incluso semanas. La ciencia es más compleja: Carrington utiliza el excedente de energía renovable para enfriar el aire a -196°C, convirtiéndolo en un líquido que ocupa 1/700 de su volumen original. Permanece en este estado hasta que la energía renovable se vuelve escasa y los precios del mercado suben. Entonces, se permite que el líquido se convierta nuevamente en gas, expandiéndose rápidamente a través de una turbina para generar electricidad sin las emisiones típicas de las plantas de energía a gas.
El proyecto ha enfrentado varios retrasos, pero una vez que comience a operar, se espera que sea para finales de año, proporcionará 300 MWh de almacenamiento y entregará 50 MW de potencia durante seis horas. Eso es suficiente energía limpia y renovable para alimentar a casi medio millón de hogares.
Sal Fundida
Mientras que la energía se almacena a temperaturas bajo cero en Mánchester, en el desierto de Nevada se utiliza el enfoque opuesto. Allí, 10,000 espejos generan electricidad para el proyecto Crescent Dunes, que ha pasado los últimos 10 años usando la energía del sol para calentar un depósito de nitrato de potasio y sodio a 560°C. Esta temperatura se puede mantener durante 10 horas después de la puesta del sol, y la energía térmica almacenada se convierte luego en electricidad utilizando el calor para impulsar una turbina giratoria tradicional.
El almacenamiento en sal fundida es una forma efectiva de almacenar electricidad limpia como calor. Estas baterías de sal fundida sirven como fuente de energía principal para la mayoría de los misiles guiados modernos y armas nucleares. Funcionan como "baterías de reserva", manteniendo la energía hasta que el calor de una carga pirotécnica, activada cuando se lanza el arma, libera esa energía almacenada.
En la década de 2020, Dinamarca demostró que el almacenamiento en sal fundida también podría ayudar a resolver el desafío de descarbonizar la industria pesada. El país, líder en energía eólica, presentó a principios de este año un proyecto de batería de sal fundida a gran escala con una capacidad de 1 GWh. Puede almacenar electricidad limpia hasta por dos semanas calentando las sales a alrededor de 600°C. Cuando es necesario, la sal caliente se hace circular a través de un generador que produce vapor a alta temperatura, que puede usarse directamente en procesos industriales.
Arena
Así como la electricidad renovable se puede almacenar calentando sal, la energía limpia también se puede almacenar en arena.
En el pequeño pueblo de Pornainen, en el sur de Finlandia, miles de toneladas de arena ayudan a almacenar la energía utilizada para calentar escuelas, bibliotecas y ayuntamientos. Esto debería permitir que el distrito deje de usar petróleo por completo en su red de calefacción local y reduzca su uso de astillas de madera en aproximadamente un 60%.
La batería de arena utiliza alrededor de 2,000 toneladas de esteatita triturada para almacenar energía limpia como calor, proporcionando 1 MW de potencia térmica y una capacidad de almacenamiento de 100 MWh. En verano, la batería de arena, de unos 13 metros de alto y 15 metros de ancho, puede cubrir casi un mes de demanda de calefacción en Pornainen. En invierno, puede cubrir cerca de una semana. Esto es aproximadamente diez veces más grande que una versión anterior lanzada en el país en 2022, lo que destaca el potencial de las baterías de arena para desempeñar un papel más importante en la reducción de emisiones en toda Finlandia.
Tecnología del Sudor
En Japón, investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio están explorando si el sudor humano podría ser una fuente de energía viable para alimentar tecnología portátil.
Al tratar el cuerpo como una fuente de energía que puede proporcionar energía continua, los investigadores esperan resolver el problema de alimentar los sensores en dispositivos portátiles sin depender de pequeñas baterías que los hacen voluminosos y requieren carga constante.
En respuesta, han desarrollado un parche delgado y portátil que genera electricidad directamente del sudor humano. Utiliza una celda de biocombustible enzimática para capturar compuestos químicos, especialmente lactato, liberados en el sudor y convertirlos en energía. Cuando el sudor entra en contacto con la celda, las enzimas incrustadas en el parche desencadenan una reacción bioquímica que libera electrones.
Esto significa que se puede generar electricidad sin ninguna fuente de energía externa, durante actividades cotidianas como caminar, hacer ejercicio o hacer recados.
Preguntas Frecuentes
Aquí hay una lista de preguntas frecuentes sobre las baterías inusuales que utilizan sal fundida y sudor humano para almacenar energía renovable, escritas en un tono natural con respuestas claras y sencillas.
Preguntas de Nivel Principiante
Q Espera, ¿de verdad estamos usando sudor humano para almacenar energía?
A Sí, pero no de la forma en que podrías pensar. Los investigadores están desarrollando una batería flexible ultrafina que utiliza la sal del sudor humano como combustible químico. Cuando sudas, la batería genera una pequeña cantidad de electricidad, suficiente para alimentar sensores diminutos o dispositivos portátiles.
Q ¿Qué es una batería de sal fundida?
A Es una batería industrial grande que utiliza sal calentada hasta que se vuelve líquida. Esta sal líquida actúa como una esponja, almacenando calor o electricidad. Se usa principalmente para almacenar energía de la energía solar o eólica para su uso posterior.
Q ¿Por qué necesitaríamos baterías hechas de sudor o sal fundida?
A Las baterías normales pueden ser caras, difíciles de reciclar o incendiarse. Las baterías de sudor son perfectas para dispositivos portátiles porque son seguras y nunca necesitan carga. Las baterías de sal fundida son excelentes para la red eléctrica porque pueden almacenar enormes cantidades de energía de forma económica y durar décadas.
Q ¿Cómo funciona realmente una batería de sudor?
A Tu sudor contiene sal. Una enzima especial en la batería reacciona con el lactato para crear una pequeña corriente eléctrica. Cuanto más sudas, más energía produce.
Q ¿Puede una batería de sal fundida alimentar mi casa?
A Sí, pero no directamente. Estas baterías generalmente se construyen a gran escala para vecindarios enteros o granjas solares. Almacenan calor y luego lo convierten en electricidad para alimentar a miles de hogares.
Preguntas Avanzadas y Técnicas
Q ¿Cuál es la mayor ventaja de las baterías de sal fundida sobre las de iones de litio?
A El costo y la vida útil. La sal fundida utiliza materiales baratos y abundantes. Pueden durar de 20 a 30 años sin perder mucha capacidad, mientras que las baterías de litio comienzan a degradarse después de 5 a 10 años. Tampoco se incendian.
Q ¿Qué tan caliente se pone la sal en una batería de sal fundida?
