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18 marzo 2024

¿Qué son las baterías de vanadio? Su importancia en la transición energética

Las baterías de flujo de vanadio prometen ser una solución firme para disponer de energía renovable en días en los que las condiciones climáticas no son favorables. 

Planta fotovoltaica de Son Orlandis, Mallorca.

La transición hasta adoptar energías renovables es fundamental para combatir el cambio climático y reducir el uso de los combustibles fósiles. Fuentes como la solar y la eólica son inagotables y limpias, pero presentan el reto de la variabilidad y la dependencia de las condiciones climáticas.

Para dar respuesta a este inconveniente, el almacenamiento energético se convierte en la pieza clave, garantizando una oferta energética constante y fiable, tal y como lo respalda Nature en su informe sobre las baterías de flujo redox de vanadio

¿Y qué hay de las baterías de litio? Han sido imprescindibles en el ámbito del almacenamiento energético por su densidad energética y portabilidad, pero presentan un claro inconveniente: están limitadas por su ciclo de vida y por el impacto ambiental asociado a su extracción. En este contexto, surge el vanadio como una solución prometedora.

 

¿Qué son las baterías de flujo de vanadio?

El vanadio (V) es un elemento químico resistente y plateado con número atómico 23. Se utiliza en aleaciones para fortalecer y mejorar la resistencia al choque y a la corrosión de otros metales. Tiene aplicaciones en la industria química y en almacenamiento, como es el caso de las baterías de flujo de vanadio.

Las baterías de flujo de vanadio o BFV son un tipo de batería recargable que utiliza vanadio en diferentes estados de oxidación para almacenar energía. Se componen de dos tanques de solución líquida, separados por una membrana. Al cargar y descargar la batería, el vanadio se oxida o se reduce, permitiendo que los electrones liberados generen corriente eléctrica

Infografía funcionamiento baterias de vanadio

¿Cómo funcionan las baterías de vanadio?

  1. La batería recibe la energía que proviene del sol y del viento. Gracias a ella se carga.
  2. La carga/descarga se produce cediendo electrones e intercambiando protones entre ambos tanques de electrolito de Va.
  3. Las reacciones de oxidación y reducción en los stacks (o celda electroquímica) crean diferentes flujos eléctricos.
  4. El anolito (fluido de Va en electrodo negativo) cede un electrón en la descarga de la batería, que absorbe el catolito (fluido de Va en electrodo positivo) a través del circuito eléctrico que se forma entre ambos. En la carga ocurre el proceso inverso.
  5. Al ceder el electrón el anolito para equilibrar cargas, el ácido sulfúrico de su disolución cede un protón (H+), que atraviesa la membrana y se transforma en agua en el catolito.
  6. La energía conseguida en la celda electroquímica se almacena en los tanques gigantes para cuando sea necesaria. Esto aporta flexibilidad al sistema, porque tan solo con aumentar el tamaño o el número de tanques se incrementan las horas de almacenamiento.
  7. En los días que no se dispone de recursos naturales, se puede seguir utilizando energía renovable gracias a la batería de vanadio. Estas baterías pueden almacenar el 35% de la producción total de una planta fotovoltaica.

¿Y en qué se diferencian de las baterías de litio? Los expertos del Área de Innovación de la filial renovable de Endesa, Enel Green Power, tienen la respuesta:

“Las baterías de flujo de vanadio almacenan energía eléctrica de forma electroquímica, como las baterías de litio, pero utilizando una configuración diferente y elementos distintos del litio, en este caso el vanadio. El uso de un componente distinto del litio nos permite diferenciar nuestra cartera de soluciones de almacenamiento, reduciendo así la dependencia de un único material crítico” 

El vanadio proporciona una solución de almacenamiento que puede compensar la intermitencia de la energía renovable, aún habiendo picos de demanda. Lo consiguen gracias a que almacenan energía durante períodos de alta producción y la liberan cuando se necesita. El proceso permite reducir la dependencia hacia las fuentes de energía convencionales.

¿Y está la red eléctrica preparada para soportar estas baterías? Su flexibilidad y escalabilidad hacen que sean adecuadas para su integración en redes eléctricas modernas. Consiguen que la energía generada se pueda liberar de forma controlada y precisa, tal y como lo recoge MPDI en el estudio de Energies sobre un modelo de circuito equivalente para baterías de flujo redox de vanadio.

 

La primera instalación de vanadio en España

La puesta en servicio de la mayor instalación de vanadio en Europa y la primera en España, ubicada en Mallorca, marca un hito en el desarrollo y adopción de esta tecnología en nuestro país.

Batería de vanadio en la planta fotovoltaica de Son Orlandis, Mallorca.

La instalación en Baleares se ha llevado a cabo en una planta fotovoltaica, permitiendo combinar la producción de energía solar con un innovador sistema de almacenamiento de energía llamado VCHARGE± ¿Su potencia? De 1,1MW con una capacidad de 5,5 MVh.

El sistema de almacenamiento de Son Orlandis está formado por una batería que utiliza tecnología de flujo redox de vanadio con una gran adaptabilidad y capacidad. Es una solución segura y además de tener una vida útil casi infinita, también se puede reutilizar.

El vanadio tiene un papel crucial en la transición hacia un sistema energético más sostenible y resiliente. Las características de las BFV, incluyendo su durabilidad, eficiencia y compatibilidad ambiental, las convierten en una tecnología clave para combatir el cambio climático.

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