El costo del almacenamiento de energía en el hogar continúa disminuyendo, y las baterías de iones de litio dominan el mercado. Si la tendencia continúa, no pasará mucho tiempo antes de que los paquetes de baterías para toda la casa se vuelvan tan comunes como los refrigeradores y otros electrodomésticos indispensables. Esto también podría incluir una nueva tecnología de batería de flujo. Una vez limitadas a usos a gran escala, las baterías de flujo están disminuyendo en tamaño y costo.
La principal universidad pública de Georgia, el Instituto de Tecnología de Georgia, está preparando una nueva batería de flujo compacto para el abrasador mercado de almacenamiento de energía en el hogar. Foto cortesía de Georgia Tech.
Disminuye el costo del almacenamiento de energía en el hogar
En igualdad de condiciones, cualquier reducción en el precio de las baterías se reflejará en el costo de un sistema de almacenamiento de energía en el hogar. Ese «todo lo demás» se refiere a la mano de obra y otros elementos del equilibrio del sistema que se incluyen en el costo total e instalado de una batería para toda la casa.
Las partes interesadas en iones de litio ciertamente han hecho su parte para reducir los costos. Enero pasado, Bloomberg señaló que el costo de las baterías de iones de litio disminuyó en un 80% por kilovatio-hora de 2013 a 2021.
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. inspeccionó el panorama en 2021 y atribuyó la disminución en el costo de las baterías de iones de litio a la continua disminución en el costo instalado de los sistemas de almacenamiento de energía en el hogar, a pesar de un ligero aumento en el sistema. saldo de costos.
NREL señala que predecir las tendencias futuras de costos es un ejercicio difícil. Sin embargo, el año pasado, NREL hizo los cálculos y presentó una continuación de la espiral descendente para el almacenamiento de energía doméstica de iones de litio, incluso en un escenario conservador.
¿Qué es una batería de flujo, de todos modos?
Las baterías de flujo son nuevas en la escena del almacenamiento de energía en el hogar, aunque la tecnología existe desde el siglo XX. Los esquemas básicos son simples. Tome dos tanques de fluidos complementarios y abra los grifos. Los fluidos interactúan y desarrollan su química especial para generar una carga eléctrica, bajo la atenta mirada de un asistente de membrana. Los investigadores también han estado trabajando en baterías de flujo sin membrana, pero eso está en el futuro (nuestra cobertura completa está aquí).
En comparación con las baterías de iones de litio tradicionales, las baterías de flujo tienen varias ventajas clave. “Las baterías de flujo se pueden recargar sin degradarse como lo hacen las baterías convencionales. También pueden proporcionar almacenamiento de energía durante largos períodos de tiempo, porque los dos líquidos pueden almacenarse indefinidamente en sus propios tanques hasta que alguien necesite electricidad. Técnica limpia notado en 2020.
El factor seguridad también entra en juego. Dependiendo de la química particular de la batería de flujo, los fluidos pueden distribuir materiales no tóxicos, abundantes en tierra y no inflamables. Esto llamó la atención del Departamento de Defensa de EE. UU., que recurrió a Lockheed Martin para instalar una batería de flujo en Fort Carson en Colorado.
Las partes interesadas en vehículos eléctricos también han puesto el ojo en la tecnología de batería de flujo para mejorar tanto la seguridad como el rendimiento.
Una batería de flujo en cada olla
No ha surgido mucho de la idea del vehículo eléctrico de batería de flujo, en parte porque la tecnología es más adecuada para escenarios a gran escala y otros usos de gran tamaño, hasta hace poco. Alrededor de una década de trabajo de investigación y desarrollo ha reducido significativamente el tamaño de las baterías de flujo.
Las baterías de flujo escalado para uso residencial ya están en el mercado. El punto de fricción ahora es la etiqueta de precio. El costo de las baterías de flujo y las baterías de iones de litio para usar en toda la casa actualmente está a la par con el costo de agregar un nuevo sistema HVAC, si no más. Ese costo inicial puede ponerlos fuera del alcance de muchos propietarios, independientemente de los ahorros en las facturas a largo plazo.
El mercado solar en línea de Energy Sage proporciona una herramienta de búsqueda de códigos postales fácil de usar para estimar el costo de un sistema de almacenamiento de energía para toda la casa con energía solar en la azotea. No es barato.
Reducir el costo de las baterías de flujo
En términos de salvar al planeta de un cambio climático catastrófico, una fuerte caída en el costo del almacenamiento de energía en el hogar permitiría que más propietarios apoyen la aceleración del desarrollo eólico y solar.
Ahí es donde entra en juego la nueva batería de flujo del Instituto de Tecnología de Georgia. Un equipo de investigación con sede en el laboratorio Georgia Tech del profesor asistente Nian Liu ha estado trabajando en una nueva configuración que reduce el tamaño de una celda de batería de flujo en un asombroso 75 por ciento, con la correspondiente reducción en el costo.
El equipo logró la puntuación del 75 % al abandonar el engorroso diseño de celdas planas de décadas de antigüedad al que respondieron las generaciones anteriores de ingenieros de baterías de flujo.
“…las baterías de flujo comerciales aún se basan en configuraciones de celdas desarrolladas hace décadas. La configuración plana presenta celdas grandes con componentes voluminosos para un alto rendimiento, lo que da como resultado una baja densidad de potencia volumétrica, una gran huella y costos de capital”, explicó el equipo a principios de este año, informando los resultados de su trabajo en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
En lugar de utilizar la configuración plana, el equipo de Georgia Tech se centró en una nueva arquitectura que involucra haces de tubos a nanoescala. La configuración del tubo se usa comúnmente en procesos de separación química bajo el nombre de membrana microtubular agrupada submilimétrica (SBMT).
«Esta innovación tiene un diseño que ahorra espacio y puede aliviar la presión a través de las membranas atravesadas por iones sin necesidad de una infraestructura de soporte adicional», explica el sitio web de Georgia Tech.
Almacenamiento de energía en el hogar para la cuenca energética del futuro
Puede obtener todos los detalles de PNAS bajo el título «Una celda de batería de flujo microtubular agrupada submilimétrica con densidad de potencia volumétrica ultraalta», donde los autores explican que demostraron su nuevo diseño de celda SBMT utilizando la química del yoduro de zinc.
“[O]Nuestra celda SBMT exhibe densidades de potencia máximas de carga y descarga de 1322 W/Lcelúla y 306.1W/Lcelúlarespectivamente, con respecto a densidades de potencia promedio de carga y descarga de <60 W/Lcelúla y 45W/Lcelúlade celdas de batería de flujo planar convencionales, respectivamente”, informó el equipo, con W/L refiriéndose a la densidad de potencia volumétrica de la celda de flujo.
El equipo también demostró que su nueva celda es compatible con otras químicas de baterías de flujo, incluido el bromuro de zinc, el bromuro de quinona y el vanadio.
Los próximos pasos incluyen pasar a un proceso automatizado para fabricar el módulo de fibra hueca con miras a realizar pruebas en la microrred interna de 1,4 megavatios de Georgia Tech y luego a la comercialización.
Si todo va según lo planeado, la nueva batería de flujo y otras tecnologías de almacenamiento de energía en el hogar estarán en el radar del Centro de Energía, Política e Innovación del Instituto de Energía Estratégica de Georgia Tech. EPICenter ha sido contratado para liderar una iniciativa financiada por el Departamento de Energía para desarrollar Georgia Energyshed, que servirá como una herramienta de planificación para los recursos de energía distribuida. Esto incluye almacenamiento, generación y distribución de energía.
La idea es aplicar el modelo de cuencas hidrográficas y desarrollar un enfoque moderno de electrificación que evite las centrales eléctricas centralizadas en favor de soluciones que brinden beneficios a la comunidad.
El proyecto Energyshed está en buenas manos, ya que Georgia Tech es una de las mejores universidades públicas del país. Además, el Departamento de Desarrollo Económico de Georgia ha promovido activamente al estado como un centro para la innovación en electrificación.
A pesar de las quejas anti-ESG de algunos altos funcionarios públicos, Georgia continúa dedicando considerables recursos públicos para impulsar la descarbonización, con implicaciones a nivel nacional y beneficios económicos para el estado de origen. ¿Sabe una mano lo que hace la otra? ¡Quién sabe! Si tiene alguna idea sobre esto, envíenos una nota en el hilo de comentarios.
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Foto: Una nueva celda de batería de flujo en desarrollo, cortesía del Instituto de Tecnología de Georgia.
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