Un material que dio un azul vibrante a los saltos espumosos del famoso estampado japonés The Great Wave off Kanagawa e infundió el mismo color en las obras de Picasso y Monet se está utilizando hoy en día para una tarea completamente diferente pero igualmente creativa: mantener la U hambrienta de energía.S. centros de datos en funcionamiento.
El azul de Prusia, el pigmento desarrollado por un fabricante de colores de Berlín a principios del siglo XVIII, es un componente clave en las baterías hechas con sodio en lugar de litio, que están destinadas a industrias distintas de los vehículos eléctricos.
«Se utiliza como un pigmento, como colorantes, y ha sido un producto de consumo durante siglos», dice Colin Wessells, director ejecutivo de Natrón Energy Inc. en Santa Clara, California., el fabricante de baterías detrás de la tecnología. «También resulta ser excelente para almacenar iones de sodio», dice, lo que resulta en una batería con alta potencia y larga vida útil.
Las baterías de iones de litio se han vuelto omnipresentes en las últimas tres décadas, utilizadas en teléfonos inteligentes y vehículos eléctricos, incluidos automóviles de la talla de Tesla y Volkswagen, así como autobuses de BYD, y para almacenar energía renovable de plantas solares o eólicas. Aun así, no son la mejor opción para todas las aplicaciones potenciales, porque priorizan la densidad de energía, que ayuda a los automóviles a viajar más lejos, por encima de la longevidad o la estabilidad. Eso deja espacio para que las tecnologías alternativas satisfagan parte de la creciente demanda mundial de baterías.
«El ion de litio no es una solución única para todos», dice Mitalee Gupta, analista senior de almacenamiento de energía en Boston para Wood Mackenzie. «Diferentes tecnologías están empezando a abrirse camino y comenzarán a ganar cuota de mercado.»
Las alternativas a los iones de litio que utilizan materiales como zinc, vanadio o sodio están demostrando ser adecuadas para muchas tareas, especialmente el almacenamiento estacionario utilizado por los servicios públicos para capturar energía renovable y entregar electricidad a los consumidores horas más tarde o para alimentar torres de telecomunicaciones y sitios industriales remotos como minas. El sector está preparado para un crecimiento acelerado, con instalaciones anuales proyectadas para aumentar de 6 gigavatios-hora el año pasado a alrededor de 155 gigavatios-hora en 2030, según datos de BloombergNEF, el servicio de investigación principal de Bloomberg LP sobre transición energética.
Natron, nacida en la Universidad de Stanford en 2012, ha recaudado alrededor de 70 millones de dólares de inversionistas, incluido el gigante de petróleo y gas Chevron Corp., y este mes ganó 19 millones de dólares en fondos del Departamento de Energía. Está apuntando a las ventas de baterías para los sistemas de energía de respaldo que mantienen los centros de datos en línea en caso de cortes, y comenzará los envíos este trimestre a los clientes de los proveedores de servicios de telecomunicaciones e Internet, dice Wessells, quien se negó a nombrar a los clientes. La startup también está probando el despliegue de la tecnología en la carga de vehículos eléctricos en un sitio de demostración en la Universidad de California en San Diego.
El polvo de azul de Prusia, producido mediante la combinación de sal de hierro y sal de hexacianoferrato, que en las primeras recetas que datan de la década de 1720 involucraba mezclas de ignición y ebullición de sangre de ganado seco y productos químicos, ofrece ventajas clave a los productores de baterías. Es barato y está ampliamente disponible, y sus propiedades son bien conocidas. Lo más importante es que su estructura química es ideal para electrodos de batería, los componentes que almacenan y liberan energía. Todos los electrodos actúan como esponjas, dice Wessells, absorbiendo iones y luego liberándolos cuando se cargan y descargan. El azul de Prusia, sin embargo, permite que los iones pasen de un lado a otro más fácilmente que otros materiales. Esa calidad hace que sus electrodos sean mucho más duraderos que los electrodos a base de carbono y metal de las baterías de iones de litio, que se desmoronan con el tiempo.
La batería de iones de sodio de bajo costo se recarga rápidamente, a menudo en cuestión de minutos, y puede entregar ráfagas cortas de energía rápidamente. Es un conjunto de fortalezas diferente al de las baterías de iones de litio, apreciadas por su capacidad para acumular grandes cantidades de energía en pequeños volúmenes. «Nuestra tecnología no es apropiada para vehículos eléctricos, para aviones eléctricos, para electrónica de consumo», dice Wessells.
También hay una ventaja de costo al usar materias primas más abundantes y más baratas. Natron vende sistemas de baterías a clientes de centros de datos a un precio similar a los paquetes de plomo-ácido existentes y los productos de iones de litio, pero dice que su tecnología termina siendo tres veces más barata a largo plazo debido a la vida útil de la batería.
» El sodio es el sexto elemento más abundante en la Tierra, es esencialmente ilimitado y es sostenible. Uno lo cosecha—no lo extrae tanto», dice James Quinn, CEO de Faradion Ltd., un desarrollador de baterías de iones de sodio en Sheffield, Inglaterra, que recientemente llegó a acuerdos para abastecer el mercado de almacenamiento de energía residencial de Australia y producir baterías para vehículos comerciales en la India.
En los productos de iones de litio, las combinaciones de metales caros como el níquel y el cobalto significan que las materias primas pueden representar aproximadamente el 60% del costo total de la celda de la batería, según BNEF. La turbia cadena de suministro de Cobalt también continúa perturbando a algunos usuarios finales. Sin embargo, los precios de los paquetes de iones de litio han caído casi un 90% desde 2010, a medida que los volúmenes de fabricación han aumentado y la tecnología ha avanzado. Incluso si los competidores los sacan de algunos mercados, seguirán siendo la tecnología de baterías dominante.
Pero a medida que se agregan baterías a una variedad de productos, potencialmente incluso dentro de la ropa para alimentar los sistemas de refrigeración, la aceleración de la demanda estimulará la necesidad de una gama más amplia de tipos de baterías, utilizando un conjunto de materias primas, dice Venkat Viswanathan, profesor asociado de ingeniería mecánica en Carnegie Mellon. «Con el tiempo, básicamente, cada dispositivo con el que interactúes probablemente tendrá una batería dentro», dice. «Y una vez que llegues a esa escala, necesitarás una gran variedad de células.»- Con Akshat Rathi
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