En un momento en que los países se esfuerzan por aumentar la capacidad de las energías renovables en forma de energía solar y eólica, aumenta la necesidad de sistemas de almacenamiento de energía a largo plazo que puedan sostener la red en momentos de intermitencia.

Las soluciones basadas en baterías de iones de litio se han puesto en marcha con este fin, pero se enfrentan a elevados costes de almacenamiento de energía, de 405 dólares por cada kWh.

Si se quiere materializar el cambio a las energías renovables, estos costos deben bajar a tan solo 20 dólares por kWh, afirman los investigadores del MIT en un documento de 2019.

Sin embargo, el concepto de metal líquido de Sadoway necesita menos componentes, por lo que ofrece la posibilidad de reducir sustancialmente los costos.

¿Cómo funciona la batería de metal líquido?

El diseño de metal líquido consiste en tres capas separadas de líquido que se apilan unas sobre otras debido a las diferencias en sus densidades.

La más densa es el antimonio fundido, que sirve de cátodo, mientras que la más ligera es el calcio, que funciona como ánodo. Entre ambas capas hay una solución salina de cloruro cálcico que actúa como electrolito.

En la fase de descarga, el ánodo libera iones de calcio que migran hacia el cátodo, dando lugar a la creación de una aleación de calcio y antimonio.

A lo largo de este proceso de descarga, el terminal negativo se utiliza por completo y posteriormente se regenera durante el ciclo de carga subsiguiente.

El aspecto ventajoso de esta química reside en la ausencia de efecto memoria dentro de la batería, según afirman sus creadores.

En su opinión, esta batería puede funcionar eficazmente durante dos décadas sin que disminuya su rendimiento.

Figura 1. Diagrama esquemático del funcionamiento de la batería de metal líquido

Al no depender del litio, el grupo de Sadoway no pudo aprovechar los avances en la tecnología de las baterías de iones de litio.

En su lugar, se enfrentaron al reto de resolver meticulosamente todas las complejidades para generalizar el uso de sus baterías.

Ambri se creó en 2010 y, más de una década después, su solución de almacenamiento de energía ha obtenido la certificación UL 1973, que permite su uso tanto en aplicaciones estacionarias como de energía auxiliar motriz.

El costo previsto del almacenamiento de energía de Ambri ronda los 200 dólares por kWh, lo que supone casi un cincuenta por ciento menos que el almacenamiento de iones de litio. Sin embargo, esta cifra dista mucho de su objetivo final de lograr un impacto medioambiental más sustancial.

La tecnología se desplegará en un sistema de almacenamiento de 300 kWh construido para la compañía eléctrica Xcel Energy en Aurora (Colorado), y se espera que esté operativo el año que viene.

En el futuro, las baterías de metal líquido de Ambri podrían utilizarse en los centros de datos de Microsoft, después de que la empresa de Redmond-Washington las probara el año pasado.