Potencial de innovación de las baterías de iones de sodio
Un nuevo informe sobre medio ambiente analiza las oportunidades y los riesgos a lo largo de las posibles cadenas de valor futuras
Un nuevo informe medioambiental de Fraunhofer FFB se centra en las baterías de iones de sodio como tecnología alternativa. Los investigadores examinan las características tecnológicas de la batería, así como las actividades de investigación e industria relacionadas con esta tecnología, desde la producción de materiales y celdas hasta la aparición de mercados de usuarios. El informe medioambiental se elaboró en el marco del proyecto global "FoFeBat", financiado por el BMBF.
La demanda de baterías de iones de litio (LIB) crece rápidamente. Según un estudio del Instituto Fraunhofer de Investigación en Sistemas e Innovación (ISI), se espera que la demanda anual alcance los 6.000 GWh en 2040. Para satisfacer esta enorme demanda de capacidad de almacenamiento en baterías o pilas, no sólo se necesita un gran número de fábricas de pilas, sino también un suministro seguro, económico y sostenible de materias primas. Dada la elevada demanda de litio y los problemas de suministro asociados, la cuestión de las tecnologías alternativas de baterías que no requieran litio es extremadamente relevante.
En la búsqueda de alternativas, las baterías de iones de sodio (SIB) son objeto de una intensa actividad en la investigación y la industria. En estas baterías, el escaso litio se sustituye por sodio, ampliamente disponible en todo el mundo. Varios nuevos actores industriales, conocidos también por la producción de LIB, fabrican ya prototipos o han iniciado la producción de SIB. Según los fabricantes de células, las capacidades de producción mundiales anunciadas de células SIB ascienden a 75 GWh de aquí a 2030.
El informe medioambiental recién publicado, elaborado en colaboración con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción IPT, la Cátedra de PEM de la Universidad RWTH de Aquisgrán y el Instituto Fraunhofer de Investigación en Sistemas e Innovación ISI, examina en primer lugar las actividades de investigación actuales y las patentes y publicaciones relacionadas en Europa y en todo el mundo. A continuación, el informe se centra en las características de los grupos industriales (1) extracción de materias primas y desarrollo o producción de materiales, (2) desarrollo y producción de células, y (3) aplicaciones y conceptos de integración. Para cada grupo, se analizan las innovaciones u objetivos actuales, los retos de I+D y los protagonistas de la investigación y la industria en este campo. El informe también muestra hasta qué punto las diferentes vías de innovación de Fraunhofer FFB pueden apoyar a la industria en la resolución de retos de I+D en el umbral de la aplicabilidad industrial de las tecnologías de procesos. El informe medioambiental responde a una serie de preguntas relativas al potencial futuro de las pilas SIB.
¿En qué se diferencian las pilas SIB de las pilas LIB?
Las pilas SIB se caracterizan por una buena disponibilidad de recursos, seguridad y capacidad de descarga profunda. En cuanto a los materiales, el sodio está disponible en Alemania en cantidades casi ilimitadas y, por tanto, a bajo coste, por ejemplo en forma de cloruro sódico, es decir, sal de mesa, o carbonato sódico (sosa). La mayor disponibilidad de sodio (en comparación con el litio) lo convierte en un material de partida fácilmente accesible y potencialmente escalable para los sistemas de almacenamiento de energía. Sin embargo, el sodio no tiene la densidad energética del litio. Esto significa que la célula SIB puede proporcionar menos energía que una célula LIB comparable. Por ello, la investigación se centra actualmente en aumentar la densidad energética.
¿Cuáles son las aplicaciones potenciales de las pilas SIB?
La gama de previsiones de mercado para las SIB analizadas en el informe medioambiental es muy amplia. Gran parte de los avances tecnológicos han sido impulsados por empresas asiáticas. A medio plazo, las SIB no alcanzarán el rendimiento de las LIB. Sin embargo, pueden aprovechar sus puntos fuertes, sobre todo en el almacenamiento estacionario de energía y en las pilas cilíndricas utilizadas en pequeños electrodomésticos y herramientas eléctricas. "Las baterías de iones de litio, que ya están en el mercado, tienen una densidad energética mucho mayor en masa, por lo que pueden abarcar una gama más amplia de aplicaciones. Sin embargo, las dos tecnologías no compiten entre sí, sino que sirven a un mercado en fuerte crecimiento de forma sinérgica. Especialmente para soluciones de movilidad urbana y almacenamiento doméstico, las baterías de iones de sodio pueden ser una solución atractiva por su precio potencialmente más bajo", explica el Dr. Moritz Schaefer, investigador del Grupo de Materiales de Fraunhofer FFB.
¿Cuál es la contribución del panorama europeo de innovación en I+D para permitir la rápida entrada de SIB en un mercado económica y estratégicamente independiente?
En su función de unidad aceleradora, Fraunhofer FFB apoya a la industria en la resolución de retos de I+D en el umbral de la explotación tecnológica industrial. Para ello, los socios industriales alemanes y europeos tienen acceso a diversas vías de innovación de Fraunhofer FFB, como la investigación bilateral por contrato, la participación en medidas de financiación de la investigación en baterías o el escalado industrial en programas nacionales y europeos. Están diseñadas para ayudar a acortar la duración de los ciclos de innovación.
El Dr. Florian Degen, Director de la División "Estrategia y Desarrollo Corporativo" de Fraunhofer FFB, señala la necesidad de seguir financiando y ampliando las actividades de I+D para poder entrar en un mercado europeo independiente: "En Alemania y Europa se dan las condiciones para el éxito de las baterías de iones de sodio. La evolución futura de los precios y de la cadena de suministro de materiales LIB será decisiva para el desarrollo de una industria de SIB. Por eso es tan importante fomentar la cooperación entre la industria y la investigación, para que los fabricantes alemanes puedan entrar en la producción de baterías de iones de sodio en una fase temprana y utilizar esta tecnología para complementar el mercado de las baterías".
Antecedentes: El proyecto "FoFeBat
El estudio se realizó en el marco del proyecto FoFeBat, financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación alemán (BMBF). El objetivo del proyecto es establecer la Institución Fraunhofer de Investigación para la Producción de Pilas de Batería FFB en Münster, una instalación Fraunhofer que permitirá la investigación y el desarrollo de la producción de pilas de batería hasta la escala de GWh. En concreto, la FFB de Fraunhofer retomará tecnologías muy maduras (desde la fase de prototipo) y las ampliará hasta su aplicabilidad industrial.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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