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Por qué todavía no tenemos mejores baterías
A principios de este año, Ellen Williams, directora de ARPA-E , el programa de investigación avanzada de energía alternativa del Departamento de Energía de EE. UU., llegó a los titulares cuando dijo al guardián periódico que 'Hemos alcanzado algunos santos griales en las baterías.
A pesar de los resultados muy prometedores de los más de 75 proyectos de investigación de almacenamiento de energía que financia ARPA-E, el grial del almacenamiento de energía compacto y de bajo costo sigue siendo difícil de alcanzar.
Varias nuevas empresas están más cerca de producir dispositivos que sean económicos, seguros, compactos y lo suficientemente densos en energía para almacenar energía a un costo de menos de $ 100 por kilovatio-hora. El almacenamiento de energía a ese precio tendría un efecto galvánico, superando el problema de alimentar una red 24/7 con energía renovable que está disponible solo cuando sopla el viento o brilla el sol, y hacer que los vehículos eléctricos sean más livianos y menos costosos.
Ilustración de Federico Jordán
Pero esas baterías no se comercializan al ritmo necesario para acelerar el cambio de los combustibles fósiles a las energías renovables. Incluso el director general de Tesla, Elon Musk, que difícilmente resta importancia a la promesa de una nueva tecnología, se ha visto obligado a admitir que, por ahora, el fabricante de automóviles eléctricos está realizando mejoras graduales en sus baterías de iones de litio existentes, no una gran cantidad. salto adelante.
De hecho, muchos investigadores creen que el almacenamiento de energía tendrá que adoptar una química y una forma física completamente nuevas, más allá de las baterías de iones de litio que durante la última década han dejado de lado las tecnologías de la competencia en electrónica de consumo, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento a escala de red. . En mayo, el DOE realizó un simposio titulado Más allá de los iones de litio. El hecho de que fuera la novena edición anual del evento subrayó los desafíos tecnológicos de dar ese paso.
Qichao Hu, el fundador de SolidEnergy Systems, ha desarrollado una batería de metal de litio (que tiene un ánodo metálico, en lugar del material de grafito que se usa para el ánodo en las baterías de iones de litio tradicionales) que ofrece una densidad de energía notablemente mejorada con respecto a los dispositivos actuales (ver Mejores baterías de litio para obtener un vuelo de prueba). El proceso de una década de desarrollo del nuevo sistema destacó uno de los principales obstáculos en el avance de las baterías: en términos de pasar de una idea a un producto, dice Hu, es difícil para las baterías, porque cuando mejora un aspecto, compromete otros aspectos. .
A esto se suma el hecho de que la investigación del almacenamiento de energía tiene un problema de multiplicidad: hay tantas tecnologías, desde baterías de espuma hasta baterías de flujo y químicas exóticas, que ningún ganador claro está atrayendo la mayor parte de la financiación y la actividad de investigación.
De acuerdo a un análisis reciente de más de $ 4 mil millones en inversiones en almacenamiento de energía por Lux Research, las nuevas empresas que desarrollan baterías de próxima generación, es decir, más allá del ion de litio, promediaron solo $ 40 millones en financiamiento durante ocho años. La inversión de Tesla en su Gigafactory, que producirá baterías de iones de litio, ascenderá a unos 5.000 millones de dólares. Esa enorme brecha de inversión es difícil de superar.
Le costará 500 millones de dólares establecer una pequeña línea de fabricación y hacer todas las minucias de investigación necesarias para fabricar el producto, dice Gerd Ceder, profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de California, Berkeley, quien dirige un grupo de investigación investigar nuevas químicas de baterías. Los fabricantes de automóviles, señala, pueden probar nuevos sistemas de baterías durante años antes de tomar una decisión de compra. Es difícil invertir $500 millones en manufactura cuando su empresa tiene $5 millones en financiamiento al año.
Incluso si los nuevos fabricantes de baterías logran llevar tecnologías novedosas al mercado, se enfrentan a un período peligroso de aumento de la producción y búsqueda de compradores. Tanto Leyden Energy como A123 Systems fracasaron después de desarrollar nuevos sistemas prometedores, ya que sus necesidades de efectivo aumentaron y la demanda no cumplió con las expectativas. Otras dos nuevas empresas, Seeo y Sakti3, fueron adquiridas antes de que alcanzaran la producción en masa y los ingresos significativos, a precios por debajo de lo que probablemente esperaban sus inversores en etapa inicial.
Mientras tanto, los Tres Grandes productores de baterías, Samsung, LG y Panasonic, están menos interesados en nuevas químicas y cambios radicales en la tecnología de baterías que en mejoras graduales de sus productos existentes. Y las nuevas empresas de baterías innovadoras enfrentan un problema importante que no les gusta mencionar: las baterías de iones de litio, desarrolladas por primera vez a fines de la década de 1970, siguen mejorando.