Las pilas de zinc, una alternativa al litio, reciben un gran impulso

Eos Energy fabrica baterías de haluro de zinc, que la empresa espera que algún día puedan utilizarse para almacenar energía renovable a un coste inferior al de las actuales baterías de iones de litio.

El préstamo es el primer “compromiso condicional” de la Oficina del Programa de Préstamos del DOE con un fabricante de baterías centrado en alternativas a las pilas de iones de litio.

La agencia ya ha financiado anteriormente proyectos de fabricación de baterías de iones de litio, proyectos de reciclado de baterías y otras tecnologías climáticas como la energía geotérmica.

En la actualidad, las baterías de iones de litio son la opción por defecto para almacenar energía en dispositivos que van desde ordenadores portátiles hasta vehículos eléctricos. El coste de este tipo de baterías se ha desplomado en la última década, pero cada vez son más necesarias opciones aún más baratas.

Los paneles solares y las turbinas eólicas sólo producen energía de forma intermitente, y para mantener una red eléctrica alimentada por estas fuentes renovables en funcionamiento las veinticuatro horas del día, los operadores de la red necesitan formas de almacenar esa energía hasta que se necesite.

Sólo la red estadounidense puede necesitar entre 225 y 460 gigavatios de capacidad de almacenamiento de energía de larga duración para 2050.

Las nuevas baterías, como la tecnología a base de zinc que Eos espera comercializar, podrían almacenar electricidad durante horas o incluso días a bajo coste.

Estos y otros sistemas alternativos de almacenamiento podrían ser clave para crear un suministro constante de electricidad para la red y reducir el impacto climático de la generación de energía en todo el mundo.

En las baterías de Eos, el cátodo no está hecho de la conocida mezcla de litio y otros metales. En su lugar, el ingrediente principal es el zinc, que es el cuarto metal más producido del mundo.

Las pilas de zinc no son un invento nuevo -los investigadores de Exxon patentaron las pilas de flujo de zinc-bromo en los años 70-, pero Eos ha desarrollado y modificado la tecnología en la última década.

Según Francis Richey, vicepresidente de investigación y desarrollo de Eos, las baterías de haluro de zinc tienen algunas ventajas potenciales sobre las de iones de litio.

«Se trata de una forma radicalmente distinta de diseñar una batería desde cero», afirma.

Las baterías de Eos utilizan un electrolito a base de agua (el líquido que mueve la carga en una batería) en lugar de disolvente orgánico, lo que las hace más estables y evita que se incendien, explica Richey.

Las pilas de la empresa también están diseñadas para tener una vida útil más larga que las de iones de litio -unos 20 años frente a 10 ó 15- y no requieren tantas medidas de seguridad, como el control activo de la temperatura.

Kara Rodby, directora técnica de Volta Energy Technologies, una empresa de capital riesgo dedicada a la tecnología de almacenamiento de energía, afirma que las baterías de zinc y otras alternativas tendrán que superar algunos problemas técnicos para llegar a la red.

Las pilas de zinc tienen una eficiencia relativamente baja, lo que significa que pierden más energía durante la carga y la descarga que las pilas de iones de litio. Las baterías de haluro de zinc también pueden ser víctimas de reacciones químicas no deseadas que pueden acortar su vida útil si no se controlan.

Según Rodby, estos problemas técnicos se pueden resolver en gran medida. El mayor reto para Eos y otros fabricantes de baterías alternativas será la fabricación a gran escala y la reducción de costes. “Eso es lo difícil”, afirma. “Tienes por definición un producto de bajo coste y un mercado de bajo coste”.

Las baterías para el almacenamiento en red tienen que abaratarse rápidamente, y una de las principales vías es fabricar muchas.

En la actualidad, Eos tiene una fábrica semiautomatizada en Pensilvania con una producción máxima de unos 540 megavatios-hora anuales (si fueran baterías de iones de litio, bastarían para alimentar unos 7.000 vehículos eléctricos estadounidenses de media), aunque la instalación no produce actualmente a pleno rendimiento.

El préstamo del DOE es “una gran noticia”, afirma Nathan Kroeker, Director Financiero de Eos. La empresa lleva dos años trabajando para conseguir la financiación, que le proporcionará “un capital muy necesario” para aumentar su capacidad de fabricación.

La financiación del DOE financiará hasta cuatro líneas adicionales totalmente automatizadas en la fábrica actual. En total, las cuatro líneas podrían producir ocho gigavatios-hora de baterías al año de aquí a 2026, suficientes para cubrir las necesidades diarias de hasta 130.000 hogares.

El préstamo del DOE es un compromiso condicional, y Eos tendrá que cumplir una serie de requisitos para recibir la financiación. Eso incluye alcanzar hitos técnicos, comerciales y financieros, dice Kroeker.

Muchas baterías alternativas han tenido dificultades para pasar de las muestras de laboratorio y las pequeñas series de fabricación a la producción comercial a gran escala.

Y no sólo eso, sino que los problemas para conseguir financiación y encontrar compradores han echado por tierra nuevas empresas con una amplia gama de productos químicos alternativos sólo en la última década.

Puede ser difícil introducir alternativas en el mercado del almacenamiento de energía, afirma Kroeker, aunque considera que éste es el momento adecuado para que las nuevas químicas de baterías se hagan un hueco.

A medida que las energías renovables se incorporan a la red, la necesidad de almacenamiento de energía a gran escala es mucho mayor que hace una década. También hay nuevas ayudas, como los créditos fiscales de la Inflation Reduction Act, que hacen más favorable el negocio de las nuevas baterías.

“Creo que tenemos una oportunidad única para cambiar las reglas del juego en nuestra transición energética”, afirma.