Batería de flujo de plomo soluble para aplicaciones fotovoltaicas

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La batería de flujo de plomo soluble (SLFB) es una prometedora tecnología de almacenamiento de energía a pequeña escala, especialmente para las economías emergentes, debido a su robustez, una vida útil de 2000 ciclos demostrada a nivel de celda, y el hecho de que su electrolito se puede fabricar directamente a partir de baterías de plomo-ácido gastadas.

Sin embargo, hacen falta modelos tecnoeconómicos que permitan definir y optimizar la relación costo/rendimiento de un sistema completo.

Ahora, investigadores de la Universidad de South Hampton y la Universidad de Sheffield (Reino Unido) han definido por primera vez un modelo de este tipo y lo han utilizado en el diseño de un sistema de 24 V para un centro de recarga en Sierra Leona.

Se comprobó que un sistema de 1,64 kW y 4 h de duración era óptimo, antes de que empezaran los rendimientos decrecientes. La eficiencia simulada de este sistema fue del 59%.

Los investigadores descubrieron que el electrolito para un sistema de 3,5 kW/14 kWh cabía en un IBC de 1.000 litros. Según calcularon, al aumentar la escala de la unidad de ∼1,5 kW a ∼3,75 kW se reduce el costo del IBC de 19,98 dólares/kWh a 8,74/kWh.

El ácido metanosulfónico (MSA) resultó ser el mayor componente de costo del sistema de 4 h, seguido de las placas bipolares grafíticas. Ambos tienen un bajo costo de materias primas y, en un escenario optimista, se alcanzaría un costo total de los componentes de <62,45 dólares/kWh, la mitad que el de las actuales pilas de iones de litio NMC.

Concretamente, el costo actual de los componentes (incluida la fabricación del armazón de la pila) se estima entre 122,39 y 149,87 dólares/kWh (excluidos el control y el montaje), suponiendo que pueda alcanzarse con fiabilidad un espesor de depósito de 1 mm. Sin embargo, según los investigadores, tanto las placas MSA como las bipolares tienen potencial para bajar de precio en el futuro, ya que recientemente se han introducido técnicas de fabricación más eficientes.

Por tanto, los investigadores calculan que con reducciones en los costos de las placas MSA y bipolares, este rango podría bajar hasta 53,70-69,94 dólares/kWh, con lo que el SLFB sería más barato a nivel de CC que las células de iones de litio NMC.

El mayor riesgo para el costo del sistema es la incapacidad de depositar plomo y óxido de plomo con fiabilidad en el grosor supuesto de 1 mm, ya que los depósitos más finos aumentan el costo de los componentes y reducen la eficiencia.

“Como no se han realizado pruebas de depósitos de este grosor a lo largo de muchos ciclos, hay una laguna importante en el conocimiento de la SLFB que la investigación futura debe abordar”, escribieron los investigadores en “Predicting the cost of a 24V soluble lead flow battery optimized for PV applications” (Predicción del costo de una batería de flujo de plomo soluble de 24 V optimizada para aplicaciones fotovoltaicas), publicado recientemente en la revista Journal of Power Sources.

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