Las baterías de iones de sodio están llamadas a desencadenar una revolución en materia de energía renovable, y Australia debe estar preparada

El grado en que las energías renovables deberían dominar las redes energéticas de Australia es un tema importante en la ciencia y la política. La energía solar y eólica son claramente las formas más baratas de electricidad en la actualidad, pero los límites a estas tecnologías pueden socavar la defensa de una combinación de energías renovables exclusivamente.

Los desafíos que plantean los generadores solares y eólicos son reales. Son inherentemente variables y producen electricidad solo cuando brilla el sol y sopla el viento. Para garantizar un suministro de energía confiable, las redes dominadas por las energías renovables necesitan una capacidad de “reforzamiento”: tecnología de respaldo que pueda suministrar electricidad según la demanda.

Algunos, incluido el gobierno de Albanese, sostienen que se necesitan generadores a gas para llenar el vacío. Otros, como la Coalición, sostienen que las energías renovables no pueden «mantener las luces encendidas» en absoluto y que Australia debería optar por la energía nuclear.

Pero se está desarrollando rápidamente una nueva forma de fortalecer las redes eléctricas del mundo: las baterías de iones de sodio. Esta tecnología emergente de almacenamiento de energía podría cambiar las reglas del juego, permitiendo que nuestras redes funcionen con energías 100% renovables.

Baterías de iones de sodio: ventajas y desventajas

El almacenamiento de energía recoge el exceso de energía generada por las energías renovables, la almacena y luego la libera cuando se necesita para garantizar un suministro fiable. Estas instalaciones proporcionan almacenamiento a corto o largo plazo (más de 100 horas).

En la actualidad, las baterías de iones de litio son la principal tecnología de almacenamiento, pero son las mejores para el almacenamiento a corto plazo. Las baterías de iones de sodio están casi listas para llenar el vacío del almacenamiento a largo plazo.

Como sugiere su nombre, las baterías de iones de sodio contienen sodio (símbolo Na), un elemento que se encuentra en la sal. La tecnología implica el movimiento de iones de sodio entre polos positivos y negativos, lo que crea una carga.

La tecnología utilizada en las baterías de iones de sodio es similar a la de las baterías de iones de litio. De hecho, como han señalado otros, las fábricas que actualmente producen baterías de litio podrían pasarse fácilmente y a bajo coste a las baterías de sodio.

Y el sodio es un material mucho más abundante que el litio y potencialmente más barato de extraer.

Algunos tipos de extracción de litio requieren mucha agua y energía y han provocado contaminación local, como en los lagos alpinos de América del Sur. Sin embargo, los problemas de contaminación son mucho menores en el caso del litio de roca dura australiano.

El reciclaje y la eliminación de baterías de litio es un desafío, aunque mucho más fácil que reciclar carbono procedente de combustibles fósiles.

En términos de rendimiento, las baterías de sodio mantienen su carga durante mucho más tiempo que las baterías de litio.

Pero, como ocurre con cualquier tecnología, las baterías de iones de sodio presentan desafíos. Los iones de sodio son más grandes y más pesados ​​que los iones de litio, lo que significa que tienen una densidad energética menor que sus contrapartes de litio y, por lo tanto, requieren más espacio y material para almacenar la misma cantidad de carga.

Sin embargo, la situación está mejorando. Según un análisis, la densidad energética de las baterías de sodio en 2022 era igual a la de las baterías de iones de litio de gama baja de una década antes.

Y la investigación y el desarrollo continuos significan que su densidad energética continúa aumentando.

Llegando al mercado

Como ocurre con todas las tecnologías prometedoras, una pregunta clave para las baterías de iones de sodio es cuándo podrán comercializarse ampliamente.

Para responder a esta pregunta, podemos recurrir a un análisis reciente basado en un método desarrollado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts, que sugiere que las baterías de iones de sodio son cada vez más competitivas en cuanto a costos, por lo que podrían ingresar al mercado global en 2027.

El análisis sugirió que las baterías de iones de sodio pronto igualarían el costo del uso de energía a gas como fuente de energía reafirmante.

De manera similar, una evaluación realizada por el Departamento de Energía de Estados Unidos en septiembre del año pasado concluyó que “se espera que las baterías de iones de sodio adopten una participación significativa en el mercado para 2030”.

Dijo que la tecnología podría convertirse en un reemplazo competitivo para las baterías de plomo-ácido o de fosfato de hierro y litio tanto en la electrificación de vehículos a pequeña escala como en aplicaciones “detrás del medidor”, como el respaldo de los sistemas de paneles solares domésticos.

El análisis encontró que la fabricación actual y planificada de baterías de iones de sodio estaba concentrada en China y Europa, y varios grandes productores de baterías estaban “proyectando instalaciones de fabricación a gran escala en el futuro cercano”.

Entre ellos se encuentra la empresa china de vehículos eléctricos BYD, que, según se informa, ha comenzado a construir una planta de baterías de iones de sodio en Xuzhou.

En Australia, la empresa de baterías Faradion, con sede en el Reino Unido, instaló pequeños módulos estacionarios en el valle de Yarra, en Victoria, en 2022.

Manteniendo abiertas nuestras opciones

Un plan reciente del Operador del Mercado Energético Australiano (AEMO) sugiere que la energía a carbón se eliminará gradualmente para 2035. Pero el plan sugiere que una cantidad significativa de gas permanecerá en la red.

El análisis de AEMO no analizó el potencial del almacenamiento de energía de larga duración para competir con el gas. Sin embargo, el desarrollo de tecnologías como las baterías de iones de sodio sugiere que deberíamos cuestionar la supuesta necesidad de gas de AEMO en el futuro.

Las innovaciones disruptivas crecen de manera rápida y exponencial. Basta con observar las tasas de crecimiento anual de las tecnologías de energía limpia existentes, como la solar (29%), la eólica (14%), los vehículos eléctricos (54%) y el almacenamiento en baterías (52%).

La Autoridad de Cambio Climático está evaluando actualmente la posible transición tecnológica y las vías de emisión de Australia a medida que avanzamos hacia emisiones netas cero para 2050. El alcance de la revisión incluye examinar qué tecnologías se pueden implementar en cada sector para apoyar la reducción de emisiones.

El potencial de las baterías de iones de sodio sugiere que las políticas propuestas por la autoridad no deberían limitar las opciones contaminantes para el sector eléctrico, como la energía a gas. Es probable que en unos años se comercialicen alternativas más limpias, y la estabilidad de nuestro clima depende de la planificación para ellas.