Baterías de sodio-agua para el almacenamiento de energía estacionaria a corto y largo plazo

Las SWB son un prometedor tipo de tecnología de baterías basadas en sodio que utilizan agua de mar como cátodo. Una de sus ventajas es la capacidad de almacenar energía a corto y largo plazo, e incluso anualmente.

En un artículo publicado recientemente, investigadores de la Universidad de Perugia y la Universidad de la Sapienza de Roma han explorado el potencial de las SWB centrándose en la isla de Cerdeña, rica en energías renovables, como caso de estudio. La tecnología de SWB que estudiaron empleaba sodio-bifenilo (Na-BP) como anolito. Se parece a una batería de flujo redox convencional, en la que tanto el anolito como el catolito (agua de mar) fluyen a través de las celdas de la batería.

Según los investigadores, un punto fuerte de las SWB basadas en Na-BP es la posibilidad de almacenar sodio metálico externamente. Esto permite ampliar el plazo de almacenamiento aumentando el depósito externo de Na metálico, lo que posibilita el almacenamiento de energía mensual y estacional con un solo dispositivo y disminuye así los costes de inversión.

“Este trabajo pretende demostrar la aplicabilidad del SWB para satisfacer las necesidades energéticas europeas, con el fin de despertar el interés de los sectores público y privado en el desarrollo ulterior necesario para llevar las células a escala de laboratorio desarrolladas hasta ahora a aplicaciones comerciales”, afirman los investigadores.

Con este objetivo, los investigadores han estudiado los SWB para su aplicación a corto plazo acoplados a convertidores de energía undimotriz y han descubierto que esto podría permitir una reducción potencial de más del 85% de las fluctuaciones de potencia generada en la red de Cerdeña. En este caso, la reducción de la rampa de subida de potencia se calculó como la diferencia entre dos valores de potencia consecutivos con un paso de tiempo de un segundo y la energía se almacenó en el anolito de Na-BP.

En el escenario a largo plazo, los investigadores descubrieron que los SWB podrían permitir cubrir la demanda energética estacional e incluso anual de Cerdeña gracias a las altas densidades volumétricas del Na metálico, que es unas cuatro veces superior a la del hidrógeno comprimido a 700 bares. Los investigadores calcularon que la descarbonización completa de la red de Cerdeña implica la integración de aproximadamente 340.000 m3 de Na metal, lo que corresponde a un depósito de Na de 12 metros de altura que cubre una superficie inferior a cuatro campos de fútbol.

También constataron que la aplicación de SWB podría llegar a satisfacer en torno al 29% de las necesidades de agua desalinizada de la población sarda, además de aprovechar su funcionalidad auxiliar de captura de dióxido de carbono, que se traduce en 37,3 gramos de CO2 por kWh almacenado.

“Los resultados de la modelización demuestran la eficacia del almacenamiento de energía basado en SWB combinado con las abundantes fuentes renovables de Cerdeña, lo que permite la descarbonización total del sistema energético de la isla”, escriben los investigadores. “Además, las funcionalidades de desalinización y captura de CO2 de los SWB son un ejemplo de aplicación de transición energética limpia que puede extenderse a otras islas y zonas costeras”.

Los investigadores exponen sus conclusiones en “Na-seawater battery technology integration with renewable energies: The case study of Sardinia Island” (Integración de la tecnología de baterías de nafta-agua con las energías renovables: El caso de Cerdeña), publicado recientemente en Renewable and Sustainable Energy Reviews.