Los científicos de Skoltech han presentado un modelo que facilita el diseño y funcionamiento de baterías de flujo redox de vanadio.Se trata de unidades de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala que prometen desempeñar un papel importante en la transformación energética y que ya son utilizadas por empresas de servicios públicos en China, Alemania y Estados Unidos para compensar los picos de demanda en la red energética.

Esta tecnología, o una solución similar, será indispensable para la adopción generalizada de vehículos eléctricos y energía renovable, además de impulsar la eficiencia y seguridad de las plantas de energía nuclear y proporcionar energía de respaldo adecuada a la infraestructura crítica.Elestudiarse publica en elRevista de fuentes de energía.

"Las baterías de flujo son un tipo de sustancia químicaenergíaalmacenamiento no es fundamentalmente diferente deiones de litioy otras baterías.Los componentes básicos son los mismos: dos electrodos y un medio, llamado electrolito, que facilita la transferencia de iones.Pero en lugar de en los electrodos, la reacción química que proporciona energía ocurre en el electrolito líquido", dijo el autor principal del artículo, el investigador principal Mikhail Pugach de Skoltech Energy.

"Desde un punto de vista práctico, las baterías de flujo son mucho más voluminosas y pesadas que los acumuladores convencionales, por lo que no son adecuadas para dispositivos portátiles. Dicho esto, ofrecen gran capacidad, longevidad y adaptabilidad para el almacenamiento a escala de red. Además, pueden ser rápidamenterecargados, no crean riesgos de incendio y dependen dematerias primasprocedente de Rusia.Y el vanadio es bastante fácil de reciclar", añade el investigador.

Las baterías redox de flujo de vanadio son la tecnología más avanzada empleada por las empresas de servicios públicos para el almacenamiento de energía a gran escala.Esto permite a los productores de energía compensar los aumentos repentinos de la demanda de electricidad causados ​​por el uso simultáneo de aparatos de aire acondicionado y similares.

Si bien la carga máxima es un problema siempre presente, es probable que se agrave a medida que más conductores opten por automóviles eléctricos y comiencen a enchufarlos todos a la vez después del viaje nocturno a casa.

Las baterías de vanadio también ayudan a gestionar la naturaleza variable de la generación de energía a partir de fuentes renovables.La tecnología es muy adecuada como fuente de energía de respaldo en centros de datos, plantas de energía nuclear y otras instalaciones industriales que requieren un funcionamiento ininterrumpido.

"A diferencia debaterías de iones de litio, los sistemas de almacenamiento a base de vanadio pueden conservar una capacidad casi intacta durante muchos ciclos de funcionamiento.Para empezar, esto requiere un diseño apropiado, además de protocolos de mantenimiento adecuados", dijo el investigador científico Sergey Parsegov de Skoltech Energy, quien fue el investigador principal del proyecto.

"El modelo proporcionado en nuestro estudio hace dos cosas. Ayuda al fabricante a optimizar los materiales utilizados en la batería para aumentar la confiabilidad y frenar la disminución de la capacidad. También le dice a la empresa que da servicio al sistema de almacenamiento cuándo y cómo hacerlo.Implica corregir los desequilibrios que tienden a desarrollarse en el electrolito."

De este modo, el modelo permite aprovechar la ventaja inherente de la tecnología cuando se trata de implementar baterías de flujo de vanadio.

Según los investigadores, la principal ventaja de su método es que no requiere mucha información sobre la membrana de la batería modelada.Por lo general, hay que indicar los materiales y la tecnología precisa utilizados, además de las dimensiones.Este modelo se va adaptando progresivamente a la batería a lo largo de su funcionamiento, hasta conseguir una precisión adecuada.

En el centro del modelo hay una descripción muy detallada de los procesos físicos subyacentes que ocurren en el dispositivo.Esto es lo que permite predicciones altamente precisas con datos de entrada mínimos.

"Elmodelo fisicose remonta a un modelo que mis colegas y yo publicamos basado en mi doctorado.proyecto de tesis en Skoltech", dijo Pugach.

"Lo que distingue al nuevo modelo es que hemos incorporado factores de incertidumbre para varios parámetros de la membrana. Esto permite la adaptación del modelo a las condiciones actuales de la membrana y elimina la necesidad de información detallada sobre las propiedades físicas de la membrana".

El modelo acepta algunos parámetros básicos y utiliza un algoritmo especial para ajustar los parámetros a los valores reales en el sistema de almacenamiento de energía en el transcurso de un breve experimento.

Anteriormente, los investigadores de Skoltechpropuestouna forma de equilibrar la carga de la red eléctrica programando iluminación artificial en los invernaderos para cultivar lechugas precisamente cuando los precios de la electricidad están en su punto más bajo.