Las baterías se están convirtiendo en un elemento básico de las instalaciones solares residenciales. Necesitará uno si desea almacenar energía para usar cuando el sol no brilla, así como durante cortes de energía. Si tiene una instalación fuera de la red, su batería es literalmente el elemento vital de su hogar.
Actualmente, el ion de litio (Li-ion) es la mejor opción para las baterías solares porque es altamente confiable y se puede encontrar en los principales productos de almacenamiento de baterías, como Tesla Powerwall, Pylontech, Generac PWRcell, LG Chem, etc.
Sin embargo, debido a las limitaciones de la cadena de suministro y al aumento de los costos del litio, muchas empresas buscan otras tecnologías de baterías más nuevas para el almacenamiento de energía solar. Una de estas tecnologías de batería es el ion de sodio. A diferencia de las de iones de litio, este tipo de batería utiliza un material barato y abundante: el sodio.
¿Las baterías de iones de sodio (Na-ion) destronarán a las baterías de iones de litio en el espacio de almacenamiento de energía renovable? ¿Y es el ion de sodio una opción viable a largo plazo para los sistemas solares?, lo veremos.
¿Qué es una batería de iones de sodio?
Una batería de iones de sodio utiliza sodio como portador de carga. La estructura interna de las baterías de iones de sodio es similar a la de las baterías de iones de litio, por lo que a menudo se enfrentan entre sí. Las baterías de iones de sodio son recargables, al igual que las baterías de iones de litio, de plomo ácido y de fibra de vidrio absorbente (AGM).
El desarrollo de las baterías de iones de sodio se remonta a la década de 1980 y comenzó recientemente debido a los desafíos de escalar las baterías de iones de litio, incluido el aumento de los costos de los materiales y la necesidad de comprar grandes cantidades de litio para respaldar la producción y la demanda de baterías.
Se ha realizado una amplia investigación sobre la optimización de las celdas de las baterías de iones de sodio, específicamente relacionadas con el uso del azul de Prussian blue como material de cátodo. El paquete de baterías de iones de sodio puede tomar una variedad de formas útiles, desde baterías cilíndricas tradicionales hasta bolsas rectangulares. Estos diferentes factores de forma son ideales para la comercialización, lo que permite que este tipo de batería se utilice para almacenamiento de energía, vehículos eléctricos y dispositivos portátiles.
Batería de iones de sodio frente a tecnologías de baterías de iones de litio
Comparemos las baterías de iones de sodio con dos tipos populares de baterías de iones de litio: níquel manganeso cobalto (NMC) y fosfato de hierro y litio (LFP).
Estas baterías de iones de litio son los tipos más comunes de productos de energía solar utilizados en sistemas fotovoltaicos (PV) residenciales.
| Iones de sodio | NMC | LFP | |
|---|---|---|---|
| disponibilidad | Todavía en desarrollo | Ampliamente disponible | Ampliamente disponible |
| Costo | lo mas barato | Más económico | más caro |
| Densidad de energía | más bajo | más alto | Moderado |
| La seguridad | más seguro | menos seguro | Más seguro que NMC |
| Eficiencia | 92% | 90-95% | 92-98% |
Densidad y eficiencia energética
Las baterías de iones de sodio tienen la densidad de energía más baja del grupo, lo que significa que ocupan más espacio que las baterías de iones de litio. Las baterías NMC tienen la mayor densidad de energía.
Una batería de iones de litio de 10 kilovatios-hora (kWh) ocupa menos espacio en su hogar que una batería de iones de sodio de 10 kWh, aunque tengan la misma capacidad. Esto puede ser un problema si tiene un espacio limitado en su propiedad, pero como las baterías de iones de sodio todavía están en desarrollo, esto puede cambiar en el futuro.
Las tres tecnologías de batería ofrecen más del 90 % de eficiencia. Esto significa que las baterías son efectivas cuando se trata de minimizar las pérdidas de energía, lo que permite que se almacene más energía generada por sus paneles solares, en lugar de perderse en el proceso de almacenamiento.
Las baterías de alta eficiencia pueden alimentar dispositivos y electrodomésticos de manera constante durante largos períodos de tiempo. Las baterías LFP tienen una eficiencia ligeramente mayor que las baterías NMC y Na-ion. Sin embargo, las diferencias son muy pequeñas y solo se notan en instalaciones solares a gran escala.
La seguridad
Las baterías de iones de sodio de estado sólido son más seguras que las baterías de iones de litio porque no son inflamables y pueden funcionar con eficacia a altas temperaturas. Aunque son estables, las baterías de litio pueden incendiarse rápidamente si no se usan, cargan o almacenan correctamente.
Recientemente, el Departamento de Bomberos de la ciudad de Nueva York (FDNY) emitió una advertencia sobre los riesgos de incendio de las baterías de iones de litio debido a varios incidentes en los que se incendiaron dichas baterías. Sin embargo, estos casos son raros y no deberían impedirle comprar baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía solar en el hogar.
Dicho esto, LFP es más seguro que NMC porque puede soportar temperaturas de funcionamiento más altas mientras maneja más energía. En comparación con las baterías de iones de sodio, las baterías de iones de litio se han probado exhaustivamente y tienen un historial confiable en la industria de la energía solar.
Costo
El costo es un factor importante en la adopción de tecnología de baterías ya que incrementan en gran medida la instalación de un sistema solar.
Se espera que las baterías de iones de sodio tengan un costo menor que las baterías de iones de litio porque utilizan materiales más baratos. Las baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía solar suelen costar bastante más que un sistema de baterías de plomo.
Las baterías de iones de litio utilizan litio pesado y cobalto en el proceso de fabricación. El costo del litio está aumentando, impulsado por la inflación y la alta demanda de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía en el hogar. La repentina demanda del metal ha provocado una escasez y es probable que continúe en los próximos años. Las baterías de iones de sodio no utilizan litio, cobalto o níquel.
Disponibilidad
De hecho, los desafíos asociados con la adquisición de litio están impulsando el desarrollo de baterías de iones de sodio. Muchos sienten que se debe lanzar un nuevo tipo de batería para satisfacer la demanda de almacenamiento de energía. Hay algunas baterías de iones de sodio a la venta, aunque la mayoría todavía están en versión prototipo o demo. Las compras en línea de baterías de iones de sodio no son fáciles, lo que requiere que realice una solicitud formal a la empresa fabricante.
Por otro lado, numerosos fabricantes de baterías de todo el mundo venden baterías de iones de litio para sistemas de almacenamiento de energía solar. Estos productos son actualmente la tecnología de batería elegida por los consumidores, así como por las principales marcas o vendedores. Puede comprarlos fácilmente en línea o de un instalador solar local.
Empresas que desarrollan baterías de iones de sodio
Varias empresas están desarrollando y lanzando baterías de iones de sodio. Muchas de estas empresas tienen prototipos disponibles y se están acercando al suministro de baterías de iones de sodio a los consumidores principales.
Bluetti
Bluetti produce paneles solares, así como baterías LFP para uso portátil y baterías de respaldo para uso doméstico. La empresa con sede en Nevada lanzó recientemente un generador solar de iones de sodio. El producto tiene una capacidad de 3000 vatios hora (Wh) y es ampliable para requisitos de alta capacidad. El hecho de que Bluetti haya podido lanzar un producto de batería de iones de sodio para energía solar es un logro notable. Esté atento a esta empresa para obtener soluciones líderes de baterías solares de iones de sodio en el futuro.
CATL
CATL (Contemporary Amperex Technology) es un fabricante mundial de baterías y tiene una participación de mercado de más del 30 % en baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos. La empresa, con sede en China, está desarrollando sus baterías de iones de sodio de primera generación. Está centrando sus esfuerzos en aumentar la densidad de energía de la batería, lo que podría ayudar a expandir las aplicaciones del producto.
CATL es un jugador importante en el incipiente espacio de las baterías de iones de sodio porque tiene la capacidad de escalar rápidamente la producción debido a su gran capacidad operativa, que consta de más de 33 000 empleados (a partir de 2020).
Natron Energy
Natron Energy ofrece una batería de iones de sodio compacta para aplicaciones muy específicas, incluidas aplicaciones de centro de datos, telecomunicaciones y montaje en rack. Este producto cumple con los estándares de seguridad de Underwriters Laboratories (UL), que es uno de los desafíos en la comercialización de baterías. La batería de iones de sodio tiene una larga vida útil y puede entregar más energía que las baterías de plomo-ácido. Aunque está disponible para la compra, la batería de carga rápida es insuficiente para la instalación de paneles solares en el hogar.
AMTE Power
AMTE Power desarrolla y produce baterías para uso comercial. La compañía está en proceso de lanzar una batería de iones de sodio para el almacenamiento y transporte de energía electroquímica en el tercer trimestre de 2022. Se está asociando con Faradion, un fabricante de baterías de iones de sodio, para impulsar sus esfuerzos de fabricación y ventas.
La batería de iones de sodio de la compañía es muy delgada y tiene forma de bolsa cuadrada. La batería tiene poca capacidad y aún no es realmente adecuada para instalaciones solares en el hogar.
Baterías de sodio: solución prometedora aún en desarrollo
Las baterías de iones de sodio son soluciones de próxima generación para la creciente industria solar residencial.
Muchos lo ven como una forma de ampliar el almacenamiento de energía porque, en comparación con la tecnología de iones de litio, utiliza materiales comunes y sostenibles. Los bajos costos de producción de las baterías de iones de sodio también pueden impulsar la implementación del producto. Sin embargo, este tipo de batería aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo y producción.
Las baterías de iones de sodio, sobre el papel, tienen muchas ventajas sobre las baterías de iones de litio y plomo-ácido existentes, especialmente en lo que respecta a la durabilidad. Pero estas baterías convencionales se prueban y prueban con una historia muy larga y un historial de rendimiento confiable en aplicaciones del mundo real. Esto, en nuestra opinión, es lo que importa y lo que más falta cuando se trata de baterías de iones de sodio.
Si las baterías de iones de sodio demuestran ser una opción viable sobre las baterías solares tradicionales a largo plazo, entonces sería más fácil recomendarlas para instalaciones de paneles solares domésticos, pero el tiempo lo dirá. Entonces, ¿cómo sabe cuándo las baterías de iones de sodio son lo suficientemente confiables para los paneles solares? Sabrás que es el momento adecuado para comprarlos cuando:
- Las empresas locales de instalación solar están empezando a ofrecerlos o recomendarlos.
- Puede comprar fácilmente los productos en línea.
Las baterías de iones de sodio parecen estar en camino de servir como una alternativa a las baterías tradicionales en el futuro, pero por ahora no tiene nada de malo optar por las baterías de iones de litio actualmente disponibles para su instalación solar.
Bibliografía
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c02181
https://www.solarreviews.com/blog/sodium-ion-solar-battery-storage
