1. A medida que sigue creciendo la generación renovable, ¿por qué está adquiriendo cada vez más importancia el almacenamiento de energía de larga duración?

Las necesidades del sistema eléctrico están cambiando. A medida que integramos una mayor cantidad de generación renovable variable, el almacenamiento tendrá que hacer mucho más que responder a fluctuaciones a corto plazo. En muchas situaciones, también será necesario trasladar cantidades significativas de energía desde periodos de elevada generación hasta momentos en los que la demanda sea mayor o la producción renovable sea menor.

Esto hace que la duración del almacenamiento sea cada vez más relevante. Las tecnologías capaces de operar durante muchas horas pueden contribuir a una mayor flexibilidad y resiliencia, así como a una mejor integración de las energías renovables.

Sin embargo, no habrá una única tecnología de almacenamiento válida para todas las aplicaciones. Las redes del futuro requerirán una combinación de soluciones diseñadas para diferentes tiempos de respuesta, duraciones y condiciones de funcionamiento.

2. ¿Qué hace que una tecnología sea adecuada para el almacenamiento de larga duración?

No existe un único parámetro que determine si una tecnología tendrá éxito.

El coste es, evidentemente, fundamental, pero debe considerarse a lo largo de toda la vida útil del sistema. La eficiencia, las necesidades de mantenimiento, el comportamiento durante los ciclos y la durabilidad influyen en el coste real de almacenar energía.

La seguridad y la fiabilidad son igualmente importantes, especialmente cuando hablamos de grandes instalaciones estacionarias que funcionarán durante muchos años. Además, la disponibilidad de los materiales necesarios para fabricar estos sistemas está adquiriendo una importancia estratégica cada vez mayor.

Por tanto, el reto consiste en desarrollar tecnologías que puedan ofrecer una economía competitiva durante toda su vida útil en condiciones reales de operación, garantizando al mismo tiempo la seguridad, la fiabilidad y la escalabilidad.

3. Dentro de este escenario, ¿qué hace especialmente interesantes a las baterías de flujo redox?

Las baterías de flujo redox tienen una arquitectura muy diferente a la de las baterías convencionales.

Una de sus características más interesantes es que la cantidad de energía almacenada y la potencia suministrada por el sistema pueden diseñarse, en gran medida, de forma independiente. Esto proporciona una flexibilidad considerable a la hora de adaptar la tecnología a aplicaciones que requieren tiempos de descarga más prolongados.

También pueden ofrecer ventajas en términos de seguridad y vida útil, especialmente cuando se utilizan electrolitos acuosos.

Estas características convierten a las baterías de flujo en una plataforma interesante para aplicaciones estacionarias en las que es necesario almacenar y suministrar energía de forma repetida durante largos periodos de tiempo.

4. ¿Significa eso que las baterías de flujo compiten directamente con las baterías de ion-litio?

Creo que resulta más útil hablar de complementariedad que de competencia directa.

Las baterías de ion-litio han experimentado un enorme progreso tecnológico e industrial y son muy eficaces en muchas aplicaciones. Pero un sistema eléctrico presenta necesidades de almacenamiento muy diferentes dependiendo de si hablamos de una respuesta rápida de la red, de desplazar energía durante varias horas o de periodos de almacenamiento mucho más prolongados.

Las distintas tecnologías tienen fortalezas diferentes. La cuestión importante no es qué batería dominará todas las aplicaciones, sino qué tecnología aporta el mayor valor para una aplicación concreta.

El almacenamiento de larga duración es uno de los ámbitos en los que arquitecturas alternativas de baterías, como las baterías de flujo redox, podrían desempeñar un papel cada vez más importante.

5. Las baterías de flujo de vanadio son actualmente la tecnología más consolidada en este campo. ¿Qué han demostrado?

Las baterías de flujo de vanadio han sido extremadamente importantes para el desarrollo de esta tecnología.

Han demostrado que las baterías de flujo pueden funcionar de forma fiable en aplicaciones de almacenamiento estacionario y han contribuido a validar muchas de las ventajas fundamentales asociadas a este concepto, especialmente su larga vida útil y su seguridad operativa.

También han creado un punto de referencia industrial para el sector. Cuando actualmente desarrollamos nuevas tecnologías de baterías de flujo, los sistemas de vanadio proporcionan una referencia muy valiosa para comprender qué aspectos funcionan ya y cuáles todavía necesitan mejorar.

6. ¿Cuáles son las principales barreras que impiden una implantación mucho más amplia de las baterías de flujo?

Uno de los mayores retos sigue siendo el económico.

La estructura de costes de un sistema de baterías de flujo redox es fundamentalmente diferente de la de una batería convencional. Una parte significativa del coste inicial corresponde al electrolito, mientras que el stack, los depósitos, las bombas, las tuberías, la electrónica de potencia y la instalación también contribuyen de manera importante al CAPEX del sistema. Sin embargo, la economía de una batería de flujo no puede evaluarse únicamente a partir del coste inicial.

Para el almacenamiento de larga duración, el coste nivelado del almacenamiento, o LCOS, proporciona una medida más completa, ya que tiene en cuenta el CAPEX, el OPEX, la eficiencia, la vida útil y otros factores a lo largo de toda la vida de servicio. Las distintas tecnologías de baterías de flujo redox presentan diferentes limitaciones económicas: algunas siguen teniendo un CAPEX elevado, mientras que otras logran reducirlo, pero presentan costes elevados de operación y mantenimiento, una baja eficiencia o una durabilidad limitada.

Por tanto, el principal reto no consiste simplemente en reducir el coste de un componente concreto, sino en reducir de forma sistemática el LCOS a nivel del sistema completo.

La disponibilidad de materiales es otro factor importante. Algunas tecnologías existentes dependen de materias primas relativamente caras o estratégicamente sensibles, lo que puede generar incertidumbre en los costes y riesgos en la cadena de suministro.

Por tanto, la próxima generación de baterías de flujo debe reducir los costes y la dependencia de determinados materiales, preservando al mismo tiempo las características que hacen atractiva a esta tecnología.

7. Los investigadores están estudiando numerosas químicas nuevas. ¿Qué podemos esperar de la próxima generación de baterías de flujo?

Existe una intensa actividad investigadora en torno a nuevos materiales activos y nuevas arquitecturas de sistema.

Uno de los principales objetivos es aumentar el uso de materiales abundantes, económicos y ampliamente disponibles. Pero sustituir un material por otro más barato no es suficiente.

Una nueva química también debe demostrar eficiencia, estabilidad, seguridad y una vida útil suficientemente larga. En ocasiones, mejorar un parámetro genera nuevos retos en otras partes del sistema.

Por este motivo, el desarrollo de la próxima generación de baterías de flujo requiere un enfoque altamente integrado que combine electroquímica, ciencia de materiales e ingeniería.

8. ¿En qué está centrando CIC energiGUNE su investigación en este ámbito?

Nuestro trabajo se centra en comprender cómo las tecnologías de baterías de flujo pueden ser más competitivas para el almacenamiento estacionario de larga duración.

Esto implica explorar nuevos conceptos electroquímicos basados en materiales abundantes, pero también mejorar los distintos componentes que determinan el rendimiento y el coste de la batería completa.

Estamos especialmente interesados en la relación entre química e ingeniería. Una reacción prometedora en el laboratorio es solo el punto de partida. El verdadero reto consiste en transformar esa química en una arquitectura de batería robusta, eficiente y escalable.

Esa transición desde el concepto científico hasta una tecnología funcional constituye una parte fundamental de nuestra investigación.

9. ¿Cuál suele ser el paso más difícil al pasar de un concepto de laboratorio prometedor a una tecnología real de almacenamiento?

El cambio de escala modifica muchos aspectos.

A escala de laboratorio podemos estudiar materiales individuales o reacciones electroquímicas en condiciones altamente controladas. A medida que la tecnología aumenta de tamaño, adquieren cada vez mayor importancia cuestiones relacionadas con el transporte, la distribución de corriente, la gestión de fluidos, la integración de componentes y la fabricación.

Al mismo tiempo, la perspectiva económica se vuelve mucho más exigente. Una solución no solo debe funcionar desde el punto de vista técnico; también debe poder fabricarse, ser fiable y resultar competitiva en costes.

Por este motivo, el desarrollo requiere una interacción continua entre la investigación fundamental, el diseño de componentes, la modelización, el prototipado y la ingeniería de sistemas.

10. Mirando hacia el futuro, ¿qué papel espera que desempeñen las baterías de flujo en el futuro sistema energético?

Creo que sus oportunidades crecerán a medida que los sistemas eléctricos requieran mayores cantidades de almacenamiento flexible y de larga duración.

Pero su éxito dependerá de nuestra capacidad para seguir mejorando el coste, la eficiencia, la disponibilidad de materiales y la escalabilidad, manteniendo al mismo tiempo sus ventajas en términos de seguridad y larga vida útil.

El panorama general es que avanzamos hacia un escenario de almacenamiento mucho más diversificado. Las baterías de ion-litio, ion-sodio, estado sólido, las baterías de flujo y otras tecnologías seguirán evolucionando, y cada una de ellas podrá responder a necesidades diferentes.

El objetivo no debería ser encontrar un único ganador, sino desarrollar una cartera de tecnologías capaz de respaldar un sistema energético más renovable, resiliente y flexible.