Mega-batería sustituirá a una central térmica

city-1031706_1920

Con el objetivo de sustituir una central térmica de gas en Long Beach y como medio para alcanzar el objetivo de reducir en un 80% las emisiones de gases de efecto invernadero, la ciudad de Los Ángeles ha previsto disponer para el año 2021; del mayor sistema de almacenamiento energético del planeta.

Será la empresa AES Corporation la que construya esta batería compuesta por 18.000 módulos de ion litio; con el objetivo de cubrir los picos de demanda que se producen en el verano, que actualmente se cubren con la central de Long Beach.

La batería tendrá la capacidad de almacenar y entregar más de 100 megavatios de energía por hora durante cuatro horas; permitiendo cubrir el pico de demanda de la tarde sin necesidad de utilizar combustibles fósiles; al aprovecharse la energía solar matinal para la carga de la batería.

El otro pico de demanda se da por la mañana, cuando la población demanda de agua caliente y de sus aparatos eléctricos; el cual será cubierta por la energía almacenada por la noche y generada a partir de turbinas eólicas mayoritariamente.

Las previsiones para este verano, anticipan que la región podría enfrentar hasta 14 días de apagones programados, debido a una enorme fuga a principios de este año en las instalaciones de almacenamiento de gas natural de Porter Ranch; por lo que se verán afectadas las instalaciones en el área de Los Ángeles que se alimentan con gas, al no recuperarse y probarse totalmente el sistema.

Otras ciudades del mundo, como Londres y Nueva York; están mirando al almacenamiento de energía como una alternativa a la construcción de centrales eléctricas más caras, impulsadas por una energía solar y eólica cada vez más barata.

“Ya estamos atrapados en el inicio de una gran transformación que va a suceder. Hay más de un millón de tejados solares ahora en los Estados Unidos”, explica Guenter Conzelmann, un analista del sector energético en el Laboratorio Nacional de Argonne cerca de Chicago.

Batería celular inteligente para vehículos eléctricos

_Electric cars batteries with brains

Imagen: Fraunhofer IPA

Investigadores del Instituto Fraunhofer (Alemania); han desarrollado un dispositivo de almacenamiento de energía que es significativamente más rentable en todo el ciclo de vida en comparación con los modelos actuales; siendo su principal características de que si una de las más de cien celdas que conformar la batería es defectuosa, puede ser reemplazada fácilmente, sin necesidad de sustituir toda la batería. La solución propuesta por los investigadores, permitiría reemplazar en los vehículos eléctricos los actuales módulos monolíticos que alojan las celdas y la tecnología necesaria, conformando así el núcleo central de un vehículo eléctrico.

La batería desarrollada por los investigadores de Fraunhofer, dispone de un microcontrolador que registra parámetros físicos como la temperatura y estado de carga, y si una celda está en falla, se apaga automáticamente.

En teoría, todas las celdas individuales deberían ser capaces de almacenar la misma cantidad de energía, pero en la práctica esto es algo diferente: por razones de producción, sus capacidades varían, lo cual es problemático ya que las celdas están conectadas en serie.

Por la tanto, la batería entera es sólo tan fuerte como su celda más débil y si esta celda esta “vacía”, la energía restante en las otras celdas de la batería no compensan y la batería del vehículo debe ser recargada. Por esa razón, los fabricantes efectúan una clasificación previa e instalan celdas de una capacidad similar en una batería, descantando las no aptas, por lo que se encarece el proceso y el producto. Otro inconveniente es que cuando una celda es defectuosa, el vehículo se detiene y todo el dispositivo de almacenamiento de energía debe ser reemplazado.

Frente a estos inconvenientes en las baterías actuales, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Producción y Automatización IPA en Stuttgart, han creado una alternativa. “Nuestro sistema de baterías modulares resuelve estos problemas,” dice el Dr. Kai Pfeiffer, Director de Grupo en el IPA. En que consiste la alternativa: cada celda de la batería tiene su propio microcontrolador incorporado, el cual registra los parámetros físicos pertinentes, tales como la temperatura y el estado de carga de la celda; permitiendo de esa manera conocer el estado de cada celda.

Las celdas “hablan” entre sí a través del cableado de alimentación existente entre ellas, lo que se conoce como Power Line Communications. Además, también se pueden comunicar con otros dispositivos; como el ordenador de a bordo, que utiliza los datos de las celdas para conocer el estado de carga de la batería.

Si una celda está “vacía”, pero el resto de las celdas han almacenado energía suficiente, el vehículo no tiene que detenerse; la celda “vacía” de la batería simplemente se desacopla de la agrupación, y las demás continúan entregando energía. “Dependiendo de la calidad de las celdas, podemos aumentar el rango en al menos un cuatro por ciento”, explica Pfeiffer “Con el tiempo; el efecto se amplifica en el caso de una batería vieja; si se sustituyen las celdas vacías, es concebible lograr un rango de hasta un diez por ciento mayor”.

Puesto que una celda con capacidad inferior apenas afecta al conjunto, los fabricantes ya no tienen que pre-clasificarlas, lo que permitiría reducir significativamente los costos de producción. Además, ante el mal funcionamiento de celdas de la batería, no es necesario llevar el vehículo al taller, ya que su batería tiene más de un centenar de celdas, no dependiendo de una sola. Y si el conductor decide realizar una reparación, es suficiente simplemente reemplazar la única celda “vacía” en lugar de toda la batería.

Los investigadores ya han desarrollado un prototipo de la celda de la batería. El reto ahora es miniaturizar el sistema electrónico e integrarlos en las celdas. “Queremos que cuesten menos de un euro”, dice Pfeiffer.

Fuente:

https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2015/december/electric-cars-batteries-with-brains.html

Recarga inalámbrica de energía en autopistas de Inglaterra

3EA

En Inglaterra se ha comenzado con los estudios para equipar a las principales carreteras del país, de la tecnología de transferencia inalámbrica de energía, que permita alimentar en marcha a los vehículos eléctricos e híbridos, permitiendo de esa manera a los automovilistas recorrer grandes distancias sin necesidad de parar para recargar sus baterías.

Según lo anunciado por la empresa Highway’s England; el plan estima una duración de 18 meses comenzando hacia finales de este año; y constará de un estudio de factibilidad con autos equipados con tecnología inalámbrica y un equipo especial a instalarse debajo de carriles especiales de manera de replicar las condiciones reales en una autopista.

El ministro de Transporte Andrew Jones dijo: “El potencial para recargar los vehículos de bajas emisiones en movimiento ofrece posibilidades muy interesantes. El gobierno invertirá 780 millones de dólares en los próximos cinco años para mantener a Gran Bretaña en la vanguardia de esta tecnología, lo que ayudará a impulsar empleos y el crecimiento en el sector. Como muestra este estudio, continuamos explorando opciones sobre cómo mejorar los desplazamientos y hacer vehículos de bajas emisiones accesibles a las familias y las empresas”.

El ingeniero jefe de carreteras de la empresa Highway’s England, Mike Wilson expresó: “las tecnologías de vehículos están avanzando a un ritmo cada vez mayor y estamos comprometidos a apoyar el crecimiento de los vehículos de bajas emisiones en las autopistas de nuestra Inglaterra”; agregando que “los ensayos fuera de la carretera de tecnología inalámbrica, ayudarán a crear una red más sostenible para Inglaterra y abrir nuevas oportunidades para las empresas de transporte en todo el país”.

Además de investigar el potencial para instalar esta tecnología para alimentar de forma inalámbrica vehículos de bajas emisiones, la empresa Highway’s England también se ha comprometido en la instalación de puntos de recarga cada 32 km en la red de autopistas, como parte de la estrategia de inversiones del gobierno.

Se puede consultar el estudio completo en:

http://assets.highways.gov.uk/specialist-information/knowledge-compendium/2014-2015/Feasibility+study+Powering+electric+vehicles+on+Englands+major+roads.pdf

Almacenamiento de energía para vencer al cambio climático

photovoltaic-533688_1280

El informe Renewables and ELECTRICITY STORAGE. Remap 2030, publicado por La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés); plantea que con el objetivo de evitar las peores consecuencias del cambio climático y acelerar la transición energética hacia un sistema energético basado en energías renovables; se debe duplicar la participación de las renovables en el sector eléctrico hasta alcanzar el 45% de participación, y elevar la capacidad de almacenamiento hasta unos 475 GW para el año 2030.

Para duplicar la participación de las energías renovables en el año 2030 como se señala, es necesario disponer mínimamente de 150 GW de capacidad de almacenamiento en sistemas de baterías y 325 GW de centrales hidroeléctricas de bombeo. La condición para alcanzar estos objetivos será que gobiernos y organizaciones internacionales impongan un fuerte ritmo de crecimiento a las inversiones para el desarrollo y construcción de instalaciones de almacenamiento, desde sistemas de baterías a bombeo hidroeléctrico.

Adnan Z. Amin, director de IRENA, explicó que “después de desarrollar la producción, ahora es el momento de pensar en la integración de almacenamiento de energía en grandes sistemas dentro del sistema energético mundial. Para llegar al siguiente paso en el camino de la conversión de energía, es necesario asegurar el crecimiento de los sistemas de almacenamiento de energía”.

IRENA identifica 14 acciones como prioritarias para duplicar la producción mundial de electricidad a partir de fuentes renovables, y cinco áreas de acción prioritaria: el desarrollo de almacenamiento en las islas y en zonas remotas; la implementación de sistemas de almacenamiento para el consumo interno; la eficiencia de los sistemas para integrarse en redes de energía de los países con limitaciones de infraestructura; herramientas de análisis y desarrollo de sistemas de almacenamiento para los países que se están preparando para la transición de los combustibles fósiles a las energías renovables.

Ruud Kempener, analista de la agencia para el sector de las tecnologías renovables, explicó: “Los sistemas de acumulación y almacenamiento de energía están detrás de la producción de energía a partir de fuentes renovables. Nuestra hoja de ruta es una invitación a los gobiernos a una intervención rápida, para que se desarrollen de acuerdo con las estrategias individuales pero coordinadas a nivel mundial”.

La hoja de ruta elaborada por la Agencia, indica prioridades y señala acciones específicas en que gobiernos, industria y otras partes interesadas, deben trabajar conjuntamente para avanzar en sistemas de almacenamiento, como parte de la infraestructura para un futuro energético sostenible.

En el corto plazo, el almacenamiento de la batería puede ayudar a la transición desde grupos electrógenos Diesel a opciones renovables en el caso de los sistemas aislados. Para sistemas más grandes, la central hidroeléctrica de bombeo es una tecnología clave para apoyar la integración de las energías renovables variables. A más largo plazo, la integración de los sistemas de almacenamiento con la energía solar fotovoltaica y los aerogeneradores, podría revolucionar la producción de electricidad. Se estima que en los próximos cinco a diez años, los costos de la energía solar fotovoltaica, combinados con sistemas de almacenamiento de electricidad avanzados, se reducirán a niveles en los que puede llegar a ser rentable en regiones con altos precios de la electricidad residencial.

Lo cual podría significar que un gran número de consumidores comiencen a producir y consumir su propia electricidad a un costo más barato que la red. Aunque esta situación no va a disminuir la importancia de la infraestructura de transmisión y distribución de la red, afectará a los modelos de negocio existentes de servicios públicos.

Como consecuencia de ello, los responsables políticos y los reguladores, deben establecer un marco regulatorio, formalizando métodos y procedimientos que faciliten la integración de los sistemas.

En el informe se han identificado las principales partes interesadas para cada elemento de acción, destacándose a la cooperación internacional como un elemento clave para asegurar el alcance de los objetivos. Esta hoja de ruta reconoce que las características y costos de la tecnología evolucionarán a medida que pasa el tiempo. Algunos elementos de acción quedarán obsoletos, mientras que otros tendrán que ser reforzados o reestructurados.

Fuente:

http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_REmap_Electricity_Storage_2015.pdf

Nueva generación de baterías para vehículos eléctricos

2015G159 Graphique Batterie de nouvelle generation_v1cEn la revista científica “Nano Letters” se publica una investigación del equipo del centro de investigación Hydro-Québec y CIC Energigune, sobre el desarrollo de una nueva batería para vehículos eléctricos que alcanzarían una autonomía de más de 350 km, abriendo el camino a una nueva generación de baterías; que sustituirían a las actuales de litio que equipan a los vehículos eléctricos entre otras aplicaciones, que alcanzan una autonomía de unos 160 km y además presentan problemas de seguridad por la inflamabilidad de su electrolito líquido.

Las principales innovaciones están referidas a que esta nueva tecnología utiliza un electrolito sólido y un ánodo de litio metálico con una superficie tratada especialmente. Además, los investigadores han mostrado por primera vez secciones transversales de una batería cargada y otra descargada mediante microscopio electrónico de barrido, que permite la visualización del proceso de ciclado de la batería en tiempo real.

bateria li solido

Imagen: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b00326

“Esta tecnología marca un avance significativo, con una densidad mayor que las baterías de iones de litio, gracias al uso de litio metálico para el ánodo,” dijo Jesús M.Goiri, Director General en CIC Energigune. “Las nuevas baterías son también más seguras, con un electrolito sólido que no es inflamable, a diferencia de los electrolitos líquidos. “La nueva batería permite alcanzar autonomías de 350 Km por cada carga, tratándose de una tecnología madura y potente que está prácticamente lista para salir al mercado, agregó Karim Zaghib, Manager – Almacenamiento de energía y de conversión, en Hydro-Québec.

“El próximo paso es de hecho el litio metálico, que permitirá a las baterías alcanzar altas densidades de energía sin necesidad de recurrir a elementos no sostenibles, como el cobalto”, dice Michel Armand, investigador de CIC Energigune. “Se puede utilizar un derivado del hierro simple y ecológico. Además, no se necesita tanto cobre para ensamblar la batería”.

Fuente:

http://www.cicenergigune.com/es/divulgacion/noticia/2015-05-14/next-generation-batteries-major-innovations-by-hydro-quebec-and-cic-energigune/

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b00326

Desarrollan nuevo método para la obtención de litio

litioEl litio se ha convertido en un material estratégico a nivel industrial, al ser cada vez más usado para la fabricación de baterías para dispositivos electrónicos móviles, vehículos híbridos y eléctricos; y otros usos, como ser la formulación de grasas lubricantes, de remedios psiquiátricos, fabricación de vidrios especiales y aleaciones, como absorbente de CO2 en aires acondicionados.

Investigadores del Laboratorio de Metalurgia Extractiva y Síntesis de Materiales (MESiMAT) de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad Nacional de Cuyo de Argentina, desarrollaron un nuevo procedimiento de recuperación de litio de rocas minerales.

El método fue desarrollado por el investigador Mario Rodríguez y los doctores Daniel Rosales y María del Carmen Ruiz; quienes a partir de los minerales correspondientes a la familia de los aluminosilicatos de litio: espodumeno, lepidolita y petalita; y por un método directo, obtuvieron litio.

Según Mario Rodríguez, lo que han descubierto es un proceso alternativo para la obtención del litio; que consiste en moler la roca y, a través de tratamientos químicos, recuperar el metal bajo la forma de diferentes sales.

Además destacó el investigador, que se trata de un método amigable con el medio ambiente, al no dejar pasivos ambientales como otros procedimientos que se utilizan actualmente para la recuperación del metal y que demandan un alto consumo de energía. “El nuestro es un proceso alternativo que disminuye apreciablemente los costos ya que hace un aprovechamiento intensivo del mineral porque, además de litio, se obtienen varios subproductos que también son comercialmente importantes”, amplió Rodríguez.

En función de la importancia del método desarrollado, la UNCuyo y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET); han tramitado la patente del método a nivel internacional, que permitirá posicionar a la Universidad como uno de los lugares públicos del país que hace desarrollos tecnológicos y, además; le habilitará para poder vender o licenciar el método de recuperación del litio a un socio internacional.

En el año 2014 se presentó ante el Instituto Nacional de la Propiedad Intelectual, la solicitud de patente a nivel nacional; y en abril de este año; se realizó la presentación para hacer una reserva de patente internacional.

Fuente:

http://www.uncu.edu.ar/inventan-un-nuevo-metodo-para-extraer-litio-desde-minerales

La batería de Tesla ya es una realidad

battery-specs-imperial@2xElon Musk presentó en 18 minutos, su nueva línea de baterías de almacenamiento Powerwall, para usuarios residenciales; que ya se puede reservar desde la página web de la empresa; a un precio de 3.000 dólares para el modelo de 7 kWh y 3.500 dólares el modelo de 10 kWh, con las que pretende cambiar por completo la forma de generar y consumir electricidad.

También presentó el modelo Tesla Powerpack de 100 kWh, para cubrir las necesidades energéticas de las empresas más grandes, el que se encuentra en fase de desarrollo; su precio y disponibilidad dependerá de las posibilidades de expansión de la red de Gigafactorías, anunciadas oportunamente por Musk.

Con estas baterías los usuarios podrán hacer frente a cortes de suministro o cubrir picos de demanda sin ningún problema, indicó Musk; agregando: “Nuestro objetivo es cambiar fundamentalmente la forma en que el mundo utiliza energía”.

Su propuesta es de abastecer de energía a los usuarios de pequeña como a gran escala de una forma económica y responsable con el medio ambiente. Para ello, estas baterías se cargarán utilizando electricidad generada mediante eólica o energía solar o con electricidad tradicional, cuando el precio sea el más conveniente en un mercado como el de Estados Unidos.

Una característica que destacan a las nuevas baterías, es su excelente diseño y colores, para satisfacer los distintos gustos de los usuarios; pudiéndose instalar en ambientes interiores como exteriores.

Las dimensiones de estas baterías de ion-litio recargables, son 130 cm x 86 cm x 18 cm y 100 kg de peso; se montan sobre la pared, se comercializan con 10 años de garantía con opción a una extensión de 10 años. No se incluye el convertidos DC/AC.

La corriente nominal es de 5 A y la corriente pico 8,5 A; voltaje: 350-450 V; temperatura de operación: -20°C a 43°C.

Se trata de una gran apuesta de Tesla por las energías renovables, con un concepto de negocio que se orienta a la venta de baterías para almacenar energía en el hogar y la empresa, energía a su vez generada con paneles solares o pequeñas turbinas eólicas; para lo cual se aprovechará SolarCity, de manera de potenciar el negocio.

En una primera etapa, la estrategia comercial de Tesla está dirigida a captar el mercado de Estados Unidos, pero con la vista puesta en Europa y en especial Alemania.

Está claro el concepto de negocio de Musk, autogenerar energía con paneles de SolarCity, almacenar para autoconsumo con una batería Powerwall, a lo que seguramente el ciudadano norteamericano de mayor poder adquisitivo le podrá agregar un Tesla modelo S.