Cómo las baterías de iones de zinc pueden resolver nuestro problema de almacenamiento de energía renovable

Veranos más calurosos, bosques más secos, aumento del nivel del agua: el cambio climático no es sólo una amenaza para nuestro futuro, sino que está perjudicando a nuestro mundo ahora mismo.

Si bien hay muchas formas en que la actividad humana ha provocado el cambio climático, las fuentes globales de generación de electricidad se encuentran entre los principales culpables. A pesar de pequeños aumentos en el suministro de energía eólica y solar, todavía no hemos llegado a un punto en el que podamos desalojar a los combustibles fósiles que están arraigados en la combinación energética de muchos países.

Pero ¿por qué sigue siendo así?

Dado que las fuentes renovables proporcionan un suministro intermitente de energía, también necesitamos una forma de almacenar esta energía para satisfacer la demanda de la red cuando el sol no brilla o el viento no sopla. Este es un desafío importante, ya que el cambio a la energía renovable también requiere el establecimiento de sistemas de almacenamiento de energía duraderos, seguros y asequibles. Como tal, encontrar una batería barata, segura y alternativa al litio es la clave para avanzar hacia un sector energético completamente renovable.

Más allá de las baterías de iones de litio

Al igual que con los vehículos eléctricos, las baterías de iones de litio se han convertido en una opción popular para la red, ya que ofrecen una solución modular de alta densidad energética para el almacenamiento de energía. Pero el uso de baterías de iones de litio también ha traído consigo sus propios desafíos: el alto costo de los materiales, el riesgo de incendio y explosión y la falta de prácticas de reciclaje que limitan la adopción generalizada de baterías de iones de litio para la red.

Una opción increíblemente prometedora para reemplazar el litio en el almacenamiento de energía a escala de red es la batería recargable de iones de zinc. Las baterías de iones de zinc, que surgieron apenas en los últimos 10 años, ofrecen muchas ventajas sobre las de litio. Estos incluyen costos de materiales más baratos, mayor seguridad y opciones de reciclaje más sencillas.

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Con potencial de almacenamiento de energía a escala de red a un costo considerablemente más barato (y mayores niveles de seguridad), la comercialización generalizada de baterías de iones de zinc podría ser exactamente lo que se necesita para integrar las energías renovables en la infraestructura energética en Canadá y otros países.

El costo de una batería.

Para que Canadá alcance los objetivos de descarbonización establecidos en la Ley Canadiense de Responsabilidad de Emisiones Netas, incluida una red alimentada en un 90 por ciento por electricidad renovable, el despliegue de baterías de iones de zinc será crucial.

Los estudios han demostrado que para que las energías renovables se conviertan en la fuente de entre el 90 y el 95 por ciento de toda la electricidad, el costo del almacenamiento de energía debe ser inferior a 150 dólares EE.UU./kWh. Los sistemas modernos de iones de litio todavía rondan los 350 dólares/kWh. En parte, esto se debe a los altos costos de fabricación y su dependencia de costosas materias primas para lograr la alta densidad de energía necesaria para los vehículos eléctricos modernos.

Las baterías de iones de zinc, por otro lado, podrían resolver los problemas de costo y abundancia. El uso de materiales abundantes y económicos, como el zinc y el manganeso, no solo hace que su producción sea más barata, sino que también reduce el riesgo de interrupciones en la cadena de suministro o escasez de materiales que afectan a los materiales de iones de litio como el litio y el cobalto.

La producción anual de zinc a nivel mundial es más de 100 veces mayor que la de litio. Sin mencionar que se prevé que la demanda de litio y cobalto supere la oferta en la próxima década.

El zinc es una opción más segura

Con la creación de rigurosos estándares de seguridad para las baterías utilizadas en hogares, fábricas o dentro de la red eléctrica, la seguridad es clave para lograr que el público los adopte. De esta manera, las baterías de iones de zinc ofrecen otras ventajas.

El electrolito a base de solventes inflamables y tóxicos de las baterías de iones de litio se reemplaza por una alternativa a base de agua, eliminando el riesgo de incendio y explosión.

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Por el contrario, la eliminación segura de las baterías de iones de litio también puede ser una tarea difícil, ya que contienen compuestos tóxicos. Actualmente, reciclar estas baterías es económicamente inviable debido a los elevados costes que provocan que un gran número de células gastadas acaben en los vertederos.

Afortunadamente, las baterías de iones de zinc simplifican el tratamiento al final de su vida útil. El electrolito acuoso no tóxico utilizado en las baterías de iones de zinc significa que se pueden utilizar métodos bien establecidos, como los de eliminación de baterías de plomo-ácido. Además, el ánodo metálico de zinc podría reutilizarse fácilmente en baterías nuevas.

El futuro del almacenamiento de energía

Para alcanzar su objetivo de 90 por ciento de energía renovable para 2030, Canadá debe buscar alternativas a las baterías de iones de litio para permitir la descarbonización de su sector energético. Aprovechando los beneficios de costo, abundancia y seguridad de las baterías de iones de zinc, Canadá puede acelerar la integración de la energía eólica y solar en todo el país.

Las baterías de iones de zinc respaldan los objetivos de descarbonización de Canadá y representan una oportunidad para capitalizar un mercado de baterías en rápida expansión. Si bien las baterías de iones de zinc son una tecnología relativamente nueva, no se puede subestimar su potencial para respaldar el almacenamiento de energía a escala de red en Canadá y en todo el mundo.

Con la ayuda de la investigación y la fabricación canadienses, incluidos los esfuerzos de la Universidad McMaster y Salient Energy Inc., con sede en Dartmouth, NS, la integración de baterías de iones de zinc podría convertirse en una realidad en los próximos años, estableciendo a Canadá como líder de la industria.