Sin duda, las energías renovables como fuente primaria de energía son algo que la humanidad deberá adoptar tarde o temprano si planea subsistir en este planeta en los próximos siglos.

Actualmente la cantidad total de energía eólica y solar que se produce es pequeña y la demanda restante es satisfecha gracias a centrales que utilizan combustibles fósiles o materiales radioactivos. Pero las ERNC (Energías Renovables No Convencionales) están creciendo deprisa y la infraestructura existente quizá no sea suficiente para mantenerlas en marcha.

El principal problema con las energías renovables es su elevado costo, pero el avance tecnológico está reduciendo progresivamente la brecha con respecto a las energías convencionales. Siguiendo esta línea es que la nanotecnología podría ser una gran aliada al momento de empezar a cambiar las matrices energéticas existentes.

Baterías, el talón de aquiles

Las baterías que almacenan la energía producida en las horas de mayor exposición al recurso energético son más limpias que las centrales que funcionan a base de combustibles fósiles y además pueden responder a cambios en la cantidad de sol y viento mucho más rápido que estas, pero desgraciadamente, su capacidad de almacenamiento es insuficiente.

Para las centrales renovables el gran desafío es el almacenamiento de la energía para los momentos en que el recurso principal no se encuentra disponible. El caso más emblemático es el de las plantas solares que no disponen de energía solar durante la noche, momento en que la demanda energética alcanza su peak. Para solucionar este problema, es que se usan complejos sistemas de baterías, los que además de no ser muy eficientes, resultan ser demasiado costosos.

Solución: la batería de flujo

Para abaratar los costos de las baterías, se ha propuesto utilizar líquidos que contengan una red de partículas fluctuantes a nanoescala. Las baterías convencionales son demasiado costosas para almacenar muchas horas de electricidad de las grandes centrales solares y eólicas, pero las nanopartículas en red podrían dar lugar a un nuevo tipo de batería, más barata, llamada batería de flujo.

En el caso de las baterías convencionales, los materiales que almacenan la energía y el equipo necesario para introducir y extraer la electricidad en ellas, se empaquetan en un único contenedor. En las baterías de flujo, los materiales que almacenan la energía son líquidos que se pueden guardar en grandes tanques y bombearse a un dispositivo relativamente pequeño que bien extrae la energía, bien recarga el líquido.

^{Figura 1: Esquema básico Baterías de Flujos. Wikimedia Commons.}

^{Figura 2: Batería de Flujo Comercial. Global-Sei.com}

Aumentar la capacidad de almacenamiento de energía de una batería de flujo es fácil y barato, basta con construir tanques más grandes. Sin embargo, los materiales que se usan para fabricar las baterías de flujo en la actualidad son relativamente caros (en particular el vanadio como componente activo principal del conductor eléctrico), y los investigadores buscan alternativas más económicas.

En el caso de las baterías tradicionales, la electricidad sólo se extrae de la parte de los materiales que entra en contacto directo con una placa de metal, en cambio , una red de nanopartículas crea caminos para que la electricidad fluya por todo el líquido. De esta forma se puede extraer de cinco a seis veces más energía de una de batería de flujo experimental hecha de litio y azufre, por ejemplo. Esta red de nanopartículas la ha desarrollado el laboratorio del profesor de ciencia de los materiales del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EE.UU., Yet-Ming Chiang.

Hace tiempo que se usan nanopartículas en las baterías convencionales con electrodos sólidos. La diferencia es que este nuevo desarrollo logra una red de nanopartículas en un líquido a la vez que se mantienen las conexiones eléctricas incluso mientras el líquido fluye.

Vale destacar que la energía que la Tierra recibe en un año desde del sol supera ampliamente todas las reservas de combustibles fósiles (y elementos radiactivos) que quedan disponibles en el planeta. Lógicamente, aprovechar esta energía no es una tarea simple, pero en la actualidad la tecnología solar (tanto fotovoltaica como térmica) se vuelve cada día más eficiente y va reduciendo gradualmente sus costos, y si a esto se le suman los avances en el almacenamiento energético mediante baterías de flujo, tal vez un futuro brillante, y sustentable, nos espere en el mediano plazo.