La increíble batería inventada hace 120 años que puede revolucionar la producción de energía
Los metales necesarios para su fabricación son fáciles de
conseguir; se espera que desempeñe un papel en la sustitución de los
combustibles fósiles
BBC MUNDO
Thomas Edison inventó un auto eléctrico con una batería que
pensó revolucionaría el mercado; más de 120 años después, puede ser que su idea
pueda resurgir
En un camino de ripio en West Orange, Nueva Jersey (Estados
Unidos), un auto eléctrico pasó cerca de unos transeúntes,
quienes quedaron totalmente sorprendidos por lo espacioso que
era su interior.
El auto se desplazaba al doble de la velocidad que
los vehículos más convencionales, levantando el polvo de la calle que, tal vez,
les hizo cosquillas en la nariz a los caballos que tiraban de los carruajes.
Foto
Era principios del siglo XX y el conductor de este particular automóvil era Thomas Edison.
Si bien los autos eléctricos no eran una novedad en el
vecindario, la mayoría de ellos dependían de pesadas y voluminosas baterías
de plomo y ácido.
Edison había equipado su auto con un nuevo tipo de batería y
esperaba que pronto todos los vehículos de todo el país la usaran: era
una batería de níquel-hierro.
Sobre la base del trabajo del inventor sueco Ernst
Waldemar Jungner, quien patentó por primera vez una batería de
níquel-hierro en 1899, Edison buscó refinarla para su uso en
autos.
El creador estadounidense afirmó que la batería de
níquel-hierro era increíblemente resistente y podía cargarse
dos veces más rápido que las baterías de plomo y ácido.
Incluso tenía un acuerdo con la automotriz Ford
Motors para producir este vehículo eléctrico supuestamente más
eficiente.
Pero la batería de níquel-hierro tenía algunos problemas.
Lo que solía ser una peculiaridad peligrosa de la batería de
Edison resultó ser muy útilAlamy
Era más grande que las baterías de plomo y ácido que se
utilizaban y también era más cara.
Además, cuando se cargaba, liberaba hidrógeno, que
en ese momento se consideraba una preocupación y podía ser peligroso.
Desafortunadamente, para el momento en que Edison logró
construir un prototipo más refinado, los vehículos eléctricos estaban
desapareciendo y los autos propulsados por combustibles fósiles ganaban
terreno, ya que podían recorrer distancias más largas en vez de tener que
detenerse para recargar energía.
El trato de Edison con Ford Motors quedó inconcluso, aunque
su batería continuó usándose en ciertos nichos como la señalización de
ferrocarriles, donde su voluminoso tamaño no fue un obstáculo.
Más de un siglo después, los ingenieros
redescubrieron la batería de níquel-hierro como una especie de diamante en
bruto.
Foto bateri Ahora se la está estudiando como una respuesta al desafío permanente de generar energías renovables y complementar las fuentes de energía limpia como la eólica y la solar.
Y el hidrógeno, que alguna vez fue considerado
preocupante, podría convertirse en uno de los elementos más útiles de estas
baterías.
Electrólisis
A mediados de la década de 2010, un equipo de
investigación de la Universidad Tecnológica de Delft en los
Países Bajos descubrió un uso de la batería de níquel-hierro basada en el
hidrógeno producido.
Edison creía que su auto eléctrico dominaría las calles de
la época, pero no fue asíBBC
Cuando la electricidad pasa a través de la batería mientras
se recarga, sufre una reacción química que libera hidrógeno y oxígeno.
Foto te
El equipo reconoció que la reacción se asemeja a la utilizada para liberar hidrógeno del agua, conocida como electrólisis.
“Me pareció que la química era la misma”, dice Fokko
Mulder, líder del equipo de investigación de la Universidad de Delft.
Esta reacción de división del agua es una forma en que se
produce hidrógeno para su uso como combustible y uno completamente limpio,
siempre que la energía utilizada para impulsar la reacción sea de una fuente
renovable.
Si bien Mulder y su equipo sabían que los electrodos de la
batería de níquel-hierro eran capaces de dividir el agua, se sorprendieron al
ver que los electrodos comenzaron a tener un mayor almacenamiento de energía
que antes de que se produjera el hidrógeno.
En otras palabras, se convirtió en una mejor batería cuando
también se usó como electrolizador.
También se asombraron al ver lo bien que los electrodos
resistieron la electrólisis, que puede degradar excesivamente las baterías más
tradicionales.
“Y, por supuesto, estábamos contentos de que la eficiencia
energética pareciera ser buena durante todo esto”, dice Mulder,
alcanzando niveles del 80% a 90%.
Mulder nombró a su creación el “battolyser” y
espera que el descubrimiento pueda ayudar a resolver dos desafíos importantes
para la energía renovable: el almacenamiento de energía y,
cuando las baterías están llenas, la producción de combustible limpio.
Existen electrolizadores convencionales para convertir las
energías renovables en hidrógeno, pero Mulder espera que el
"battolyser" pueda hacer esto de manera más eficiente y económicaBBC
“Escucharás argumentos sobre las baterías, por un lado y el
hidrógeno, por el otro”, dice Mulder. “Siempre hubo una especie de competencia
entre los dos, pero básicamente necesitas ambos”, añade.
Valor renovable
Uno de los mayores desafíos de las fuentes de energía renovable como la eólica y la solar es lo impredecibles e intermitentes que pueden ser.
Con la solar, por ejemplo, se produce un excedente
de energía durante el día y el verano, pero durante la noche y en los
meses de invierno, el suministro disminuye.
Las baterías convencionales, como las basadas en litio, pueden almacenar energía a corto plazo, pero cuando están completamente cargadas tienen que liberar cualquier exceso o podrían sobrecalentarse y degradarse.
Sin embargo, el “battolyser” de
níquel-hierro permanece estable cuando está completamente cargado, momento en
el que puede pasar a producir hidrógeno.
“(Las baterías de níquel-hierro) son resistentes y
pueden tolerar la carga insuficiente y la sobrecarga mejor que
otras baterías”, dice John Barton, investigador asociado de la
Escuela de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y de Fabricación de la Universidad
de Loughborough en Reino Unido, que también investiga el “battolyser”.
“Con la producción de hidrógeno, el ‘battolyser’
agrega almacenamiento de energía de varios días e incluso
entre estaciones” del año, añade.
El "battolyser" puede ser una forma de ayudar a
equilibrar la oferta y la demanda de energía renovable de fuentes como la solar
y la eólicaAlamy
Además de crear hidrógeno, las baterías de
níquel-hierro tienen otras características útiles.
En primer lugar, que requieren un mantenimiento excepcionalmente
bajo. Son extremadamente duraderas, como lo demostró Edison en su
primer auto eléctrico y se sabe que algunas duran más de 40 años.
Los metales necesarios para fabricar la batería (níquel y
hierro) también son más comunes que, por ejemplo, el cobalto que
se utiliza para crear baterías convencionales.
Esto significa que el “battolyser” podría tener otro
papel para la energía renovable: ayudarla a ser más rentable.
Como cualquier otra industria, los precios de las energías
renovables fluctúan según la oferta y la demanda.
En un día brillante y soleado puede haber una gran cantidad
de energía solar, lo que puede provocar un exceso y una caída en el precio por
el que se puede vender la energía.
El “battolyser” podría ayudar a suavizar esas
fluctuaciones.
“Cuando los precios de la electricidad son altos, se puede
descargar esta batería, pero cuando el precio de la electricidad es bajo, se
puede cargar la batería y producir hidrógeno”, opina Mulder.
El “battolyser” no está solo en este aspecto.
Los electrolizadores alcalinos más
tradicionales acoplados a baterías también pueden realizar esta función y están
muy extendidos en la industria de producción de hidrógeno.
Mulder cree que el “battolyser” puede hacer lo mismo
por menos dinero y por más tiempo gracias a la durabilidad del sistema. Es algo
que está dando esperanzas a los partidarios del nuevo descubrimiento.
Y aunque el hidrógeno es el producto directo del “battolyser”,
también se pueden generar otras sustancias útiles, como el amoníaco o el
metanol, que suelen ser más fáciles de almacenar y transportar.
El laboratorio de Edison en Nueva Jersey fue el lugar de nacimiento de muchos de sus inventos, tanto los que ganaron popularidad en su vida como los que no lo hicieronAlamy
“Con un ‘battolyser’ instalado, (una) planta de
amoníaco funcionaría de manera más constante y (necesitaría) menos mano de
obra, lo que reduciría los costos operativos y de mantenimiento”, dice Hans
Vrijenhoef, director ejecutivo de Proton Ventures, que
invirtió en el “battolyser” de Mulder.
“Así produciría amoníaco de la manera más
barata, sostenible y ecológica”, añade.
Escalando
En este momento, el “battolyser” más grande que
existe es de 15 kW / 15 kW h y tiene suficiente capacidad de batería y
almacenamiento de hidrógeno a largo plazo para alimentar 1,5 hogares.
Se está trabajando en una versión más grande de un “battolyser”
de 30 kW / 30 kW h en la central eléctrica Magnum en Eemshaven
en los Países Bajos, donde proporcionará suficiente hidrógeno para satisfacer
las necesidades de la central.
Una vez que se haya sometido a pruebas rigurosas allí, el
objetivo es ampliar y distribuir el “battolyser” a los productores de
energía verde, como los parques solares y eólicos.
En última instancia, los defensores del “battolyser”
esperan que alcance una escala de gigavatios, equivalente a la energía generada
por alrededor de 400 turbinas eólicas a escala de servicios
públicos.
Aunque además de la ampliación, Barton ve un papel para los
“battolyser” más pequeños, que podrían ayudar a suministrar energía a
las mini-redes utilizadas por comunidades remotas que no son parte de las redes
eléctricas principales.
El hecho de que los electrodos del “battolyser” estén
hechos de metales comunes y relativamente baratos puede ayudar.
Y a diferencia del litio, el níquel y el hierro no
generan grandes cantidades de desechos de agua cuando se extraen, ni
están vinculados a una degradación ambiental significativa.
La batería de níquel-hierro adaptada que desarrolló Thomas
Edison puede tener una nueva oportunidad en el siglo XXIBBC
Aún así, tanto Mulder como Barton ven obstáculos que superar
en términos de eficiencia y capacidad.
“El ‘battolyser’ se beneficiaría mucho de una mayor
capacidad de potencia como batería o de una resistencia interna reducida”, dice
Barton.
La resistencia interna es la oposición al flujo de corriente
en una batería. Cuanto mayor sea la resistencia interna, menor será la
eficiencia. Mejorar eso es algo en lo que Mulder y su equipo están trabajando.
Gran parte del potencial del “battolyser” estaba escondido a plena vista, desde que Thomas Edison comenzó a experimentar con su batería de níquel-hierro a principios del siglo XX.
Es posible que se haya equivocado al creer que su batería
suplantaría a los otros vehículos en las calles.
Pero la batería de níquel-hierro aún puede desempeñar un
papel en la sustitución de los combustibles fósiles en
general, al ayudar a acelerar la transición a las energías renovables.
Por Allison Hirschlag BBC Mundo tomado de la nación de ar
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