Una de las empresas líderes que ofrece alternativas a las baterías de litio para la red acaba de recibir un préstamo de casi 400 millones de dólares del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Eos Energy fabrica baterías de haluro de zinc, que la empresa espera que algún día puedan usarse para almacenar energía renovable a un costo menor que el que es posible con las baterías de iones de litio existentes.
El préstamo es el primer “compromiso condicional” de la Oficina del Programa de Préstamos del DOE a un fabricante de baterías centrado en alternativas a las celdas de iones de litio. La agencia ha financiado anteriormente esfuerzos de fabricación de iones de litio , proyectos de reciclaje de baterías y otras tecnologías climáticas como la energía geotérmica.
Hoy en día, las baterías de iones de litio son la opción predeterminada para almacenar energía en dispositivos, desde computadoras portátiles hasta vehículos eléctricos. El costo de este tipo de baterías se ha desplomado durante la última década , pero existe una creciente necesidad de opciones aún más económicas. Los paneles solares y las turbinas eólicas solo producen energía de forma intermitente, y para mantener una red eléctrica alimentada por estas fuentes renovables funcionando las 24 horas del día, los operadores de la red necesitan formas de almacenar esa energía hasta que sea necesaria. Sólo la red estadounidense puede necesitar entre 225 y 460 gigavatios de capacidad de almacenamiento de energía de larga duración para 2050 .
Las nuevas baterías, como la tecnología basada en zinc que Eos espera comercializar, podrían almacenar electricidad durante horas o incluso días a bajo costo. Estos y otros sistemas de almacenamiento alternativos podrían ser clave para construir un suministro constante de electricidad para la red y reducir los impactos climáticos de la generación de energía en todo el mundo.
En las baterías de Eos, el cátodo no está hecho de la conocida mezcla de litio y otros metales. En cambio, el ingrediente principal es el zinc, que ocupa el cuarto lugar como metal más producido en el mundo .
Las baterías a base de zinc no son un invento nuevo (los investigadores de Exxon patentaron las baterías de flujo de zinc-bromo en la década de 1970), pero Eos ha desarrollado y alterado la tecnología durante la última década.
Las baterías de haluro de zinc tienen algunos beneficios potenciales sobre las opciones de iones de litio, afirma Francis Richey , vicepresidente de investigación y desarrollo de Eos. «Es una forma fundamentalmente diferente de diseñar una batería, realmente, desde cero», afirma.
Las baterías de Eos utilizan un electrolito a base de agua (el líquido que mueve la carga en una batería) en lugar de disolvente orgánico, lo que las hace más estables y significa que no se incendiarán, dice Richey. Las baterías de la compañía también están diseñadas para tener una vida útil más larga que las celdas de iones de litio (alrededor de 20 años en lugar de 10 a 15) y no requieren tantas medidas de seguridad, como el control activo de la temperatura.
Hay algunos desafíos técnicos que las baterías basadas en zinc y otras baterías alternativas deberán superar para llegar a la red, dice Kara Rodby , directora técnica de Volta Energy Technologies, una firma de capital de riesgo centrada en tecnología de almacenamiento de energía. Las baterías de zinc tienen una eficiencia relativamente baja, lo que significa que se perderá más energía durante la carga y descarga que en las celdas de iones de litio. Las baterías de haluro de zinc también pueden ser víctimas de reacciones químicas no deseadas que pueden acortar su vida útil si no se controlan.
Esos desafíos técnicos se pueden abordar en gran medida, dice Rodby. El mayor desafío para Eos y otros fabricantes de baterías alternativas será fabricar a gran escala y reducir costos. “Eso es lo que supone un desafío aquí”, afirma. «Por definición, tenemos un producto de bajo costo y un mercado de bajo costo».
Las baterías para almacenamiento en red deben abaratarse rápidamente y una de las principales vías es fabricar muchas de ellas.
Actualmente, Eos opera una fábrica semiautomática en Pensilvania con una producción máxima de aproximadamente 540 megavatios-hora al año (si fueran baterías de iones de litio, sería suficiente para alimentar unos 7.000 vehículos eléctricos promedio en EE. UU.), aunque la instalación no Actualmente produce a su máxima capacidad.
El préstamo del DOE es una «gran noticia», dice el director financiero de Eos, Nathan Kroeker . La empresa ha estado trabajando para conseguir la financiación durante dos años y le proporcionará el «capital muy necesario» para desarrollar su capacidad de fabricación.
Los fondos del DOE respaldarán hasta cuatro líneas adicionales totalmente automatizadas en la fábrica existente. En total, las cuatro líneas podrían producir ocho gigavatios-hora de baterías al año para 2026, suficiente para satisfacer las necesidades diarias de hasta 130.000 hogares.
El préstamo del DOE es un compromiso condicional y Eos deberá marcar algunas casillas para recibir la financiación. Eso incluye alcanzar hitos técnicos, comerciales y financieros, afirma Kroeker.
Muchas químicas alternativas de baterías han tenido dificultades para pasar de muestras funcionales en el laboratorio y pequeñas series de fabricación a la producción comercial a gran escala. No sólo eso, sino que los problemas para conseguir financiación y los problemas para conseguir compradores han acabado con empresas emergentes con una amplia gama de químicas alternativas tan sólo en la última década.
Puede ser difícil traer alternativas al mercado en almacenamiento de energía, dice Kroeker, aunque considera que este es el momento adecuado para que las nuevas químicas de baterías hagan mella. A medida que las energías renovables ingresan rápidamente a la red, existe una necesidad mucho mayor de almacenamiento de energía a gran escala que hace una década. También existen nuevos apoyos, como créditos fiscales en la Ley de Reducción de la Inflación, que hacen que el argumento comercial para las baterías nuevas sea más favorable.
“Creo que ahora tenemos una oportunidad única en una generación para lograr un impacto revolucionario en nuestra transición energética”, afirma.