¿Qué son las baterías de sales fundidas?
Almacenar el exceso de energía producida por las renovables es uno de los principales desafíos para agilizar la descarbonización de la red eléctrica. Es aquí donde las baterías de sales fundidas ganan protagonismo. Existen varios tipos de baterías que funcionan con sales como electrolito. Los expertos sostienen que estos sistemas son una de las grandes promesas en tecnologías limpias o ‘cleantech’.
En el altiplano granadino apenas llueve. Hace millones de años, la región formó parte de una enorme ensenada que conectaba el Atlántico y el Mediterráneo. la elevación de Sierra Morena acabó llevándola hasta su lugar actual: con una altitud media de más de 1.000 metros sobre el nivel del mar y rodeada de cadenas montañosas. Allí, con el recuerdo del agua salada en la tierra y con unos niveles de radiación solar únicos en la península ibérica, se levanta Andasol-1. Esta es la primera central térmica de energía solar de concentración de Europa y la primera en usar baterías de sales fundidas a nivel mundial.
Cuando Andasol-1 empezó a funcionar en 2008, la planta era prácticamente única en su especie. Hoy, las instalaciones emplazadas en la provincia española de Granada se han ampliado con Andasol-2 y Andasol-3. Cada una es capaz de producir alrededor de 160 gigavatios hora (GWh) de electricidad al año. Y la tecnología de sales fundidas utilizada en ellas se ha replicado en todo el mundo. Sin embargo, su peso en la capacidad de almacenamiento de electricidad a nivel mundial sigue siendo escaso. Las centrales hidroeléctricas reversibles son todavía la solución más extendida, seguida de los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías convencionales (BESS, por sus siglas en inglés).
¿Cómo funcionan las baterías de sales fundidas?
Cuando hace mucho sol o sopla mucho el viento, los paneles fotovoltaicos y las turbinas eólicas producen mucha más electricidad de la necesaria y esta acaba perdiéndose. Sin embargo, por la noche o en días sin viento, la producción es muy reducida, aunque la demanda de electricidad sigue existiendo. Poder almacenar el exceso de energía producida por las energías renovables es clave para descarbonizar la red eléctrica. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que es necesario incrementar la capacidad de almacenamiento en baterías de los 28 GW actuales hasta los 970 GW a finales de la década si queremos alcanzar los objetivos de descarbonización.
En el camino hacia un sistema capaz de guardar todo lo que produce para usarlo cuando lo necesite, las baterías de sales fundidas podrían jugar un papel importante. Estas son un tipo de batería que utiliza diferentes materiales como ánodo y como cátodo y sales fundidas como electrolito, la sustancia a través de la que discurre la electricidad cuando la batería se carga o se descarga. Las también conocidas como baterías activadas térmicamente fueron concebidas en la II Guerra Mundial, pero que en las últimas décadas se ha desarrollado cada vez más.
“Hoy existen diferentes tecnologías, aunque todas comparten el uso de sales fundidas como electrolito, lo que implica que tengan que funcionar a altas temperaturas”, explica Guosheng Li, investigador del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) de EE. UU. “Las tres clases de baterías de sales fundidas más extendidas son las que utilizan una combinación de sodio y azufre, las que funcionan con una mezcla de cloruro de sodio y níquel y las llamadas baterías de metal líquido, que utilizan electrodos, el ánodo y el cátodo, de metal líquido”.
Estas últimas son, también, las que necesitan temperaturas más elevadas para funcionar, del orden de los 500 °C. Las de sodio y azufre necesitan alcanzar los 300 °C para fundir las sales y permitir la reacción que sirva para almacenar o generar energía, mientras las de cloruro de sodio y níquel funcionan entre los 200 y los 300 °C. “Las de metales líquidos podrían ser más baratas de hacer, desde el punto de vista de los materiales, pero su operación a gran escala es complicada debido a las temperaturas”, añade Vince Sprenkle, director del proyecto de almacenamiento energético del PNNL. “Cada sistema de baterías tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Necesitamos seguir investigando para hacer que estas tecnologías sean viables a gran escala”.
Las ventajas y los desafíos de las baterías de sales fundidas
Las baterías de sales fundidas se hicieron realidad en la década de 1960 y hoy dan pasos prometedores fuera de los laboratorios. Además de Andasol, la central solar de Noor en Dubái, que combina paneles fotovoltaicos con una instalación termosolar de concentración, cuenta con un sistema de sales fundidas capaz de almacenar toda la energía producida durante 15 horas. En Japón, NGK fabrica baterías de sodio y azufre; y en Italia, FZSoNicK trabaja con las de cloruro de sodio y níquel.
La estadounidense Malta Inc., en colaboración con Google y Siemens, entre otras empresas, también ha desarrollado una tecnología modular fácilmente integrable con las plantas de energía renovable. La compañía de soluciones electrotérmicas de almacenamiento de energía de larga duración ha firmado recientemente un memorando de entendimiento (MOU, por sus siglas en inglés) con BBVA para apoyar el despliegue en la península ibérica de un proyecto pionero de almacenamiento de energía bajo esta tecnología.
“Las baterías de sales fundidas están en el mercado, pero todavía a pequeña escala. Construir una instalación capaz de almacenar varios gigavatios hora de electricidad tiene todavía muchos desafíos”, explica Sprenkle. “El más importante de todos no tiene que ver con la seguridad o con la tecnología, sino con el coste. Para lograr una implementación a gran escala de las baterías de sales fundidas tenemos que trabajar para reducir el coste general de la tecnología, ya sea buscando usar materias primas más económicas o abaratando los procesos de fabricación”.
En el lado opuesto están sus muchas ventajas. Al funcionar solo a altas temperaturas, las baterías de sales fundidas son mucho menos sensibles a las condiciones ambientales normales. Entre otras cosas, apenas pierden carga o se degradan a temperatura ambiente, algo que sí sucede con otras soluciones de almacenamiento más extendidas como las baterías de litio. “Además, son seguras, ya que apenas existe riesgo de incendio, a pesar de funcionar a altas temperaturas”, añade Guosheng Li. Por último, las tecnologías desarrolladas hasta ahora usan materiales que están ampliamente disponibles en la naturaleza y sus residuos pueden ser reutilizados.
Las baterías de sales fundidas son, hoy por hoy, una de las grandes promesas en las nuevas tecnologías climáticas o ‘cleantech’ para los sistemas de almacenamiento a gran escala. De hecho, el mercado global de estas baterías no ha dejado de crecer en los últimos años y un estudio reciente de PS Market Research estima que su valor pasará de 2.460 millones de dólares en 2023 a 11.540 millones a finales de la década. Proyectos como el de Andasol y el de Noor o la tecnología de Malta Inc. pueden tener la respuesta a uno de los grandes desafíos de la transición verde: cómo almacenar la energía que producimos –pero no necesitamos– para cuando sí nos haga falta –pero no podamos generarla–.