Estamos tan acostumbrados a fijar la mirada en el futuro para responder a las respuestas de nuestro tiempo que a veces olvidamos que muchos de los avances tecnológicos contemporáneos provienen de logros del pasado como estos inventos que hunden sus raíces en la Ilustración. Una nueva tecnología vuelve a confirmar que a veces conviene fijarnos en nuestros abuelos si queremos dejar un mundo mejor para nuestros nietos.
Se podría decir que uno de esos “abuelos” fue Thomas Alva Edison, el inventor de la bombilla, el fonógrafo y otras tecnologías que hoy damos por sentadas. Sin embargo, como todo buen inventor, no todas sus propuestas llegaron a cuajar. Por ejemplo, en 1901 presentó una batería de níquel-hierro (Ni-Fe) que aspiraba a ser eterna en una época en la que había más coches eléctricos que con motor de combustión.
La batería de Edison era robusta, barata, prometía una autonomía de 150 km y era extremadamente resistente al desgaste, pero tenía un pequeño defecto: la velocidad de carga era demasiado lenta. La baja conductividad del níquel obligaba a procesos de carga y descarga que duraban incontables horas, así que al final los pistones les ganaron la batalla a los electrodos. Por suerte, la ciencia ha encontrado la solución a este problema centenario donde menos se esperaba: en la biomimética.
El avance fundamental presentado por el equipo de la UCLA en EE. UU. no reside solo en los componentes, sino en una arquitectura inspirada en la biomineralización, el proceso natural mediante el cual se forman estructuras como los huesos humanos. En la naturaleza, las proteínas actúan como “andamios” o moldes biológicos que dirigen con precisión dónde deben depositarse los minerales para crear tejidos resistentes y funcionales.
Los investigadores han replicado este principio utilizando proteínas como plantillas de diseño. Estas proteínas guían la formación de diminutos cúmulos de metal —níquel y hierro— con una precisión atómica. Al imitar la forma en que el cuerpo cultiva la matriz ósea, los científicos han logrado que las partículas metálicas se organicen en estructuras optimizadas para el flujo de energía.
Una vez formados estos cúmulos metálicos mediante el “molde” de la proteína, se adhieren a un material bidimensional compuesto por láminas de un solo átomo de espesor. Con ello generan un aerogel compuesto de aire en un 99 %. A su vez, cuanta más superficie de exposición hay, mayor es la conductividad. Así, la estructura crea una red ultraconectada que transmite electrones a gran velocidad. Aunque de entrada parece una tecnología muy compleja, los investigadores aseguran que emplean compuestos básicos y procesos muy sencillos.
Gracias a este avance, han conseguido resultados sorprendentes en el laboratorio. El prototipo que han desarrollado se carga en pocos segundos y ha logrado resistir más de doce mil ciclos de carga y descarga, el equivalente a treinta años de uso.
Todo esto suena demasiado bonito para ser cierto. Y sí: la tecnología adolece de algunos inconvenientes. Salvando las pruebas fuera del laboratorio, el gran escollo es la menor densidad energética. Es decir, hace falta un volumen mucho mayor para almacenar la misma cantidad de energía que una batería de litio. Esto es un problema en un móvil o un vehículo, donde el espacio es limitado, pero si hablamos de baterías estacionarias (BESS), grandes instalaciones fijas de almacenamiento, la cosa cambia.
Si el espacio no es problema, la batería de Ni-Fe podría postularse como la reina del almacenamiento de energía renovable. Aquí el gran desafío no es el peso de las baterías o sus dimensiones, sino la estabilidad de la red y el coste del ciclo de vida.De forma resumida, las baterías de níquel-hierro presentan grandes ventajas competitivas para el almacenamiento estacionario:
- Vida útil prolongada. Pueden operar durante más de 30 años sin perder apenas capacidad.
- Alta seguridad. Al utilizar un electrolito alcalino no inflamable no corren el riesgo de sufrir incendios.
- Abundancia de materiales. El hierro es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre, lo que reduce la dependencia estratégica de metales escasos como el cobalto.
La capacidad de estas baterías para absorber picos de energía en cuestión de segundos las hace ideales para gestionar la intermitencia de las renovables. Por ejemplo, al integrarse en una red inteligente, podrían estabilizar el flujo eléctrico de toda una ciudad y almacenar el excedente solar del mediodía para devolverlo al momento durante el pico de demanda nocturno.
En lo que respecta a estas curvas de oferta y demanda, te recomendamos que veas el vídeo sobre la joroba de los camellos y el cuello de los patos que encabeza este apartado. Sí, aunque no lo creas, esos animales están relacionados con el mercado de la energía.
No sabemos si el invento de Edison en su reencarnación biomimética llegará a ser una tecnología estándar, pero sí que forma parte de una tendencia imparable como es el uso de las baterías aplicadas al almacenamiento de energía renovable. Si quieres saber el aspecto que tiene un parque de megabaterías capaces de cumplir con ese propósito, échale un vistazo a este artículo.
Fuentes:
David es periodista especializado en innovación. Desde sus primeros tiempos como analista de telefonía móvil hasta su faceta de Country Manager de Terraview, una startup de IA aplicada a viticultura, ha estado apegado a la innovación y las nuevas tecnologías.
Es colaborador de El Confidencial y en medios culturales como Frontera D y El Estado Mental, siempre desde la convicción de que lo humano y lo tecnológico pueden (y deben) ir de la mano.