¿Son las baterías de litio la llave del crecimiento de las renovables?

Madrid

El funcionamiento del sistema eléctrico tradicional se basa en una generación centralizada mediante grandes centrales, como son las nucleares, hidráulicas, de gas natural y de carbón.

Esta electricidad se transporta mediante redes de alta tensión hasta los centros de consumo, situados en las ciudades y polígonos industriales, con objeto de producir bienes, desarrollar la actividad de comercios y empresas y suministrar energía a los hogares.

El buen funcionamiento y la fiabilidad de este sistema eléctrico tradicional son indiscutibles. Sin embargo, al estar basado principalmente en combustibles fósiles y nucleares, dicho sistema no puede considerarse sostenible.

Las energías renovables son herramientas clave que van a permitir un cambio en este paradigma energético. Estas tecnologías rompen con las economías de escala que incentivaban la construcción de grandes plantas de generación eléctrica, permitiendo así la instalación de pequeñas centrales cercanas a los puntos de consumo y reduciendo, de esta forma, la necesidad de redes de alta tensión.

Esta menor necesidad de redes de transporte eléctrico cobra especial relevancia si se tiene en cuenta el notable aumento en el consumo eléctrico que supondrá la inminente llegada de la movilidad eléctrica que, de otra manera, requeriría una importante inversión en redes de transporte eléctrico. 

Los desafíos de las renovables

A nivel económico, las renovables ya son competitivas al haber alcanzado un precio inferior a la generación eléctrica convencional, tal y como lo demuestran los 8.737 MW (megavatios) renovables sin prima adjudicados durante el año 2017 en España (noticia aquí y aquí). Superado el reto económico, los siguientes desafíos de las renovables son su almacenamiento y gestión.

La amplia variedad de sistemas de almacenamiento, desde grandes centrales de bombeo hidráulico hasta pequeñas baterías para teléfonos móviles, ofrece un interesante abanico de posibilidades.

En un escenario de generación descentralizada, merecen especial atención los sistemas de almacenamiento locales destinados a conseguir una adaptación perfecta entre la generación local (poco gestionable por ser de origen renovable) y el consumo, que tampoco se puede gestionar al antojo de frentes de nubes o rachas de viento.

Las baterías

Este es el terreno de las baterías, sistemas de almacenamiento que se pueden instalar en los puntos de la red eléctrica donde sean más necesarios. Existen diversos tipos de baterías, aunque son las de plomo−ácido las más utilizadas hasta hace pocos años debido a su bajo coste.

Recientemente, ha tomado fuerza un feroz competidor del plomo en la fabricación de baterías: el litio, el metal más pequeño y ligero de la tabla periódica. 

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Las baterías de iones de litio presentan mejores prestaciones que las de plomo−ácido en cuanto a tiempo de vida y eficiencia. La tecnología de las baterías de litio cuenta ya con una trayectoria comercial de casi tres décadas, en la que su espectacular desarrollo ha hecho que las baterías actuales y las que se desarrollaban hace pocos años sólo tengan en común su elemento portador de carga: el litio.

Las primeras baterías de litio se pusieron en el mercado a principios de la década de los 90 y se utilizaban para ordenadores portátiles, teléfonos, etc. El conocimiento adquirido y las mejoras tecnológicas realizadas durante las décadas de los 90 y los 2000, unidos a las posibilidades de abaratamiento detectadas en este tipo de baterías, han hecho que los fabricantes de vehículos eléctricos (bicicletas, ciclomotores, patinetes, coches, autobuses urbanos, etc.) se hayan inclinado, de forma prácticamente unánime, por diferentes tipos de baterías de litio. La curva de aprendizaje y las economías de escala derivadas de esta decidida apuesta están dando lugar a una rápida reducción de costes.

En concreto, la Agencia Internacional de la Energía pone números a esta tendencia. En un estudio publicado en 2017, esta agencia constata una reducción en el coste de fabricación de baterías de litio desde 860 euros por kWh (kilovatio/hora) en 2008 hasta 215 euros por kWh (kilovatio/hora) en 2016, lo que se traduce en una reducción de costes del 75% en solo ocho años.

Esto significa que el coste de fabricación de una buena batería para un hogar (3 kWh) es de 645 euros. El precio de venta suele ser algo más alto, superando normalmente los 2.000 euros.

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A día de hoy, desde el sector de las energías renovables se ve a las baterías de litio como la solución para su principal problema: la gestión de la energía generada.

Sin embargo, el coste de estas baterías produce una reducción en la rentabilidad económica de las instalaciones renovables. Por ello, cada vez hay más fábricas de baterías de litio a nivel mundial (entre las que destacan las llamadas gigafábricas), compitiendo por conseguir producir la batería más barata y con mejores prestaciones del mercado.

Se está planteando también una interesante opción que consiste en instalar, en plantas de generación renovable, baterías desechadas de coches eléctricos, cuyo precio es bastante menor que el de una batería nueva, a pesar de que sus prestaciones no sean tan buenas. 

En este contexto es fundamental saber seleccionar para cada aplicación la mejor batería que ofrece el mercado, elegir el tamaño más conveniente y gestionarla de tal forma que se le saque el máximo partido, pero sin que ocurra lo que a menudo sucede con las baterías de los teléfonos móviles: el hecho de que, un año después de estrenarlos, la batería ya está en sus últimos días de vida.

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Una versión de este artículo fue publicada originalmente en el blog Traductor de ciencia de la UPNA.

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Alberto Berrueta Irigoyen, Profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación e investigador en el Instituto de Smart Cities (ISC), Universidad Pública de Navarra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.