Qué se necesita para construir una batería renovable que resuelva los problemas energéticos del mundo

En Hokkaido, la isla más septentrional de Japón, los fuertes vientos que barren sus playas y llanuras representan una oportunidad para generar grandes cantidades de energía eólica. Sin embargo, esta ventaja tiene un límite: la incapacidad de almacenar la energía que producen las turbinas para usarla más tarde. Este desafío refleja un problema global, ya que las fuentes renovables, como el viento y el sol, producen electricidad de manera intermitente, dependiendo de las condiciones climáticas, lo que dificulta su integración total en las redes eléctricas.

Durante más de un siglo, los sistemas eléctricos se han basado en combustibles fósiles como carbón y gas natural, que pueden almacenarse fácilmente y quemarse según la demanda. Pero, a medida que los países intentan abandonar estas fuentes contaminantes en favor de opciones limpias, la necesidad de desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento se vuelve urgente. Estas tecnologías deben ser capaces de garantizar un suministro eléctrico continuo, sin importar si el viento no sopla o si el sol no brilla, un paso crucial para alcanzar los objetivos de descarbonización global.

Para enfrentar este desafío, Hokkaido ha adoptado una solución innovadora: las baterías de flujo. A unos 50 kilómetros de Sapporo, la Red Eléctrica de Hokkaido (HEPCO) ha instalado una de las mayores baterías de este tipo en el mundo. Estas baterías, que utilizan grandes tanques de líquido metálico, representan una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, que actualmente dominan el mercado. Sin embargo, aunque ofrecen ventajas únicas, las baterías de flujo también enfrentan obstáculos, como sus elevados costos iniciales y la dependencia del vanadio, un metal cuyo suministro está dominado por China y Rusia.

La instalación de HEPCO no es un caso aislado. Sumitomo Electric, la empresa que diseñó esta planta, también ha construido baterías de flujo en países como Taiwán, Bélgica, Australia y Marruecos. En 2022, la batería de flujo de Hokkaido fue la más grande del mundo, hasta que China construyó una instalación ocho veces más grande poco después. Este interés en la tecnología, especialmente por parte de China, podría ser un catalizador para reducir costos y acelerar la transición energética a nivel global.

Según Michael Taylor, de la Agencia Internacional de Energías Renovables, el interés de China por las baterías de flujo es clave para su masificación. Cuando el país adopta una tecnología, tiende a expandir rápidamente su capacidad de producción, logrando economías de escala que abaratan los costos. Este modelo ha sido fundamental en el éxito de paneles solares y turbinas eólicas, y podría replicarse en el caso de las baterías de flujo, ofreciendo una solución viable para almacenar la energía limpia que ya generan muchas regiones.

El almacenamiento eficiente es fundamental para mantener el equilibrio de las redes eléctricas. Actualmente, las empresas recurren a centrales de “pico”, instalaciones diseñadas para entrar en funcionamiento cuando la demanda es más alta. Estas centrales, generalmente alimentadas por gas natural, son costosas y contaminantes, y están inactivas la mayor parte del tiempo. En contraste, las baterías permiten almacenar energía renovable durante los picos de producción y liberarla cuando la demanda aumenta, eliminando la necesidad de depender de combustibles fósiles.

Hasta ahora, la mayoría de las instalaciones de almacenamiento a gran escala han utilizado baterías de iones de litio, similares a las de teléfonos móviles y automóviles eléctricos. Si bien estas baterías son ideales para dispositivos compactos debido a su ligereza, no siempre son la mejor opción para aplicaciones estacionarias. Las baterías de flujo, diseñadas para almacenar energía en grandes tanques de líquido, ofrecen ventajas significativas en términos de escalabilidad y duración.

Un aspecto destacado de las baterías de flujo es su diseño. Estas utilizan dos tanques llenos de líquido con partículas de vanadio, un metal que puede cambiar su carga eléctrica según se añadan o eliminen electrones. Este proceso convierte al vanadio en una especie de “banco” de energía. Cuando se genera más electricidad de la necesaria, como ocurre en días ventosos, los tanques almacenan los electrones sobrantes. Cuando la demanda supera la oferta, los electrones fluyen en sentido contrario, generando electricidad de manera inmediata y sin emisiones.

El uso de vanadio tiene ventajas y desafíos. Una de sus mayores fortalezas es que el metal puede reutilizarse indefinidamente, lo que convierte a estas baterías en una opción sostenible a largo plazo. Sin embargo, el suministro de vanadio es limitado, y tres cuartas partes del mercado están controladas por China y Rusia. Aunque otros países, como Australia, Sudáfrica y Estados Unidos, también producen este metal, las cantidades son significativamente menores. Algunas empresas están explorando alternativas al vanadio, pero hasta ahora sigue siendo el material preferido para estas baterías debido a su eficiencia y estabilidad.

En términos de capacidad, las baterías de flujo son altamente escalables. Para aumentar su almacenamiento, basta con ampliar los tanques existentes o construir nuevos, lo que las hace ideales para proyectos a gran escala. En Hokkaido, los tanques de HEPCO pueden almacenar suficiente energía para abastecer a más de 27.000 hogares durante cuatro horas. Este nivel de capacidad es comparable al de las baterías de iones de litio, aunque con la ventaja añadida de una vida útil más larga y menores costos de mantenimiento.

Además de sus innovaciones en baterías, Hokkaido está invirtiendo en mejorar sus infraestructuras eléctricas. La construcción de líneas submarinas ha permitido conectar la isla con el resto de Japón, facilitando el intercambio de electricidad y reduciendo el desperdicio. Estas medidas, combinadas con el uso de baterías de flujo, han permitido a la región integrar más energía eólica y solar sin comprometer la estabilidad de su red eléctrica.

Los resultados son alentadores. A pesar de que casi una quinta parte de la electricidad de Hokkaido proviene de fuentes renovables, la isla ha evitado apagones y mantiene un suministro estable. Esto ha incentivado la construcción de nuevos parques eólicos, que ahora generan alrededor del 3% de la electricidad de la isla sin emisiones de carbono.

Sin embargo, el desafío global es inmenso. Según la Agencia Internacional de la Energía, será necesario construir 35 veces más capacidad de almacenamiento en los próximos seis años para aprovechar al máximo la energía renovable que se generará. Proyectos como el de Hokkaido muestran que es posible avanzar hacia redes eléctricas más limpias y sostenibles, pero se requerirá un esfuerzo coordinado para superar los obstáculos económicos y tecnológicos.

En la costa de Hokkaido, el parque eólico marino de Ishikari simboliza este futuro. Sus 14 turbinas, con una altura similar a un edificio de 20 pisos, producen suficiente electricidad para sustituir a una planta de gas natural. Este proyecto, junto con las baterías de flujo y las mejoras en la infraestructura eléctrica, está acercando a Hokkaido a su objetivo de reducir sus emisiones a cero para 2050.

Las baterías de flujo representan una pieza clave en la transición energética global. A medida que más regiones adopten estas tecnologías, los costos podrían disminuir, facilitando su implementación a gran escala. Aunque los desafíos persisten, el caso de Hokkaido demuestra que es posible integrar grandes cantidades de energía renovable sin comprometer la estabilidad de las redes eléctricas, marcando el camino hacia un futuro energético más limpio y sostenible.