Las baterías de flujo de vanadio son una de las tecnologías más prometedoras para el almacenamiento de energía a gran escala, debido a su largo ciclo de vida, excelente reciclabilidad y bajo riesgo de incendio. Sin embargo, su adopción está muy limitada debido a sus bajas densidades energéticas en comparación con la tecnología de iones de litio, así como a su elevado coste inicial.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de las Ciencias ha desarrollado una pila de flujo de vanadio de alta densidad energética y 70 kW de potencia. Comparada con la pila actual de 30 kW, la nueva es un 40% más barata.
Con una densidad de potencia superior, de 130 kW/m3, la nueva pila tiene un volumen menor, lo que se traduce en un coste inferior en las mismas condiciones de potencia. Con esta pila, una unidad de almacenamiento de energía de un contenedor de 20 pies puede pasar de 250 kW a 500 kW sin aumentar mucho el tamaño de las unidades de potencia ni el coste de las instalaciones de apoyo del sistema.
El equipo de investigación diseñó la nueva pila basándose en membranas compuestas porosas soldables altamente selectivas de desarrollo propio y en placas bipolares soldables altamente conductoras. También utilizó un recorrido de flujo corto, una estructura de pila ultrafina y canales de flujo de baja resistencia al flujo y alta uniformidad de distribución.
La eficiencia energética de la pila es del 81% en condiciones de carga y descarga a potencia nominal de 70 kW, y del 82,1% en condiciones de carga y descarga a potencia constante de 60 kW. Además, la pila funciona de forma estable después de más de 1.200 ciclos, con un descenso de la eficiencia energética de sólo el 1,7%, han informado los investigadores.
«Esta pila de 70 kW puede impulsar la comercialización de las baterías de flujo de vanadio. Creemos que el desarrollo de esta pila mejorará la integración de las unidades de potencia en energía», declaró el profesor LI Xianfeng, jefe del equipo de investigación.
Con una vida útil de más de 20.000 ciclos, las baterías de flujo redox pueden ofrecer un coste nivelado de almacenamiento (LCOS) inferior al de las baterías de iones de litio. Sin embargo, el CAPEX por kWh del tipo de química de flujo más extendido, las baterías de flujo redox de vanadio, es mayor.
Dado que las baterías de iones de litio son menos adecuadas para almacenar energía durante más de seis horas, las baterías de flujo redox ofrecen una alternativa más barata para períodos de almacenamiento más largos, gracias a su escalado desacoplado de potencia y energía. En concreto, para aumentar la duración del almacenamiento de las baterías de flujo redox sólo es necesario escalar los tanques de almacenamiento de electrolito y los volúmenes de electrolito, mientras que las configuraciones de las pilas de celdas pueden permanecer inalteradas.
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