Autoconsumo: el rol del litio en el almacenamiento de la energía


Hoy en día, ya es posible encontrar en el mercado soluciones para el autoconsumo basadas en el almacenamiento de energía fotovoltaica,  (ver por ejemplo la propuesta de IBC Solar presentada en la feria Intersolar un mes atrás).

De esta forma lo que se busca es una mayor utilización de la energía generada y así fomentar un mayor autoconsumo y rendimiento de la instalación fotovoltaica.

Obviamente que las baterías adquieren (y en un futuro cercano con el coche eléctrico aún más) un rol fundamental en el almacenamiento de la energía. Una de las tecnologías más utilizadas son las baterías de iones de litio, también denominada batería Li-Ion.

Para entender un poco más de que se trata lo que algunos llaman el "petróleo del Siglo XXI" - ver video explicativo -,  vamos a referirnos a un post del blog de Sustentantor (@sustentator), a los cuales agradecemos la posibilidad de su publicación.

En los últimos años, el litio se ha vuelto muy popular debido a su aplicación en celulares, notebooks, herramientas, vehículos eléctricos e híbridos. Las propiedades de este metal permiten fabricar baterías de alta tecnología con interesantes prestaciones: alta capacidad energética (KWh/Kg), potencia (KW/Kg), vida útil (cantidad de ciclos de carga y descarga) y eficiencia energética. El desarrollo futuro y la implementación masiva de esta forma de almacenamiento energético permitirían desligar al parque automotor mundial de los combustibles fósiles, siempre y cuando la energía eléctrica con la que se alimente a los coches provenga de fuentes renovables.

El litio (Li) es el tercer elemento más simple de la tabla periódica, después del Hidrógeno y el Helio. Fue creado durante el Big Bang, hace 14 mil millones de años. Es el más ligero de los metales, de color blanco,  buen conductor del calor y la electricidad, de bajo punto de fusión y gran capacidad calorífica. Por ser extremadamente reactivo, en la naturaleza siempre se encuentra combinado a otros elementos. Puede ser encontrado en rocas del tipo “pegmatitas graníticas”, en arcillas, en lagos salinos continentales, en salares, en la salmuera contenida en los yacimientos de petróleo, en campos geotermales y en el agua de mar.

Actualmente el litio se extrae de rocas y salares, siendo el segundo caso, el más atractivo desde lo comercial. Este tipo de producción requiere de varias etapas. Primeramente se bombea salmuera desde abajo de la corteza salina del salar y se acumula en grandes piletones sobre la superficie, a cielo abierto. Luego, la radiación solar evapora parte del agua de los piletones, concentrando y precipitando el litio que posteriormente es extraído junto a otras sales o impurezas. En esta etapa de evaporación solar la concentración del Li puede aumentar desde un 0,2 hasta un 6%.

Mediante cisternas se lleva la salmuera concentrada a plantas de procesamiento, dónde se le remueven impurezas (como boro y magnesio,) sometiéndola a procesos de acidificación, extracción con solventes, mezclado y precipitación. Seguidamente se le añade carbonato de sodio para obtener carbonato de litio con una pureza superior al 99%.

Todo este proceso es muy demandante de agua e insumos químicos (carbonato de sodio, hidróxidos y ácidos). El impacto ambiental más importante puede ocurrir ante una inadecuada disposición final de los efluentes generados y de la enorme cantidad de agua que se acapara.

El carbonato de litio puede seguir siendo tratado para producir hidróxido de litio o cloruro de litio, a partir del cual puede obtenerse a su vez litio metálico, fundiendo una mezcla de cloruro de litio y potasio a 450ºC y haciendo pasar una corriente eléctrica a su través, un proceso de electrólisis.

clip image004 thumb Sustentator lo explica: Litio
Durante el 2010 se produjeron 25000 toneladas de litio destinadas a la fabricación de vidrio y cerámica, grasas y lubricantes, productos farmacéuticos, desecante para aire acondicionado, aleaciones y, por supuesto, baterías (para las futuras décadas se proyecta una aplicación más: combustible para reactores de fusión nuclear).

Se estima que en el mundo existe una cantidad geológicamente disponible, denominada “reservas base”, de entre 14 y 28 millones de toneladas de litio metálico. El 70 % de esta cantidad se encuentra en los salares de América del Sur: Atacama en Chile, Uyuni en Bolivia y Hombre Muerto en Argentina.

Siendo que se necesitan entre 3 y 8 Kg de litio para la batería de un coche eléctrico aceptable (25 KWh y 150 Km de autonomía). Las reservas mundiales de litio alcanzarían como mínimo para 1700 millones de vehículos eléctricos, bastante más que los 800 millones actualmente existentes.
clip image006 thumb Sustentator lo explica: LitioEl reto sería satisfacer el enorme crecimiento en la demanda futura de litio asociado al grado de penetración de la movilidad eléctrica en el mercado. Por ejemplo, durante el año 2010 fueron producidos 58 millones de autos convencionales. Reemplazar toda esta cantidad por eléctricos implicaría al menos 165000 toneladas de litio metálico anuales: seis veces y media la producción del 2010. Este es el factor realmente limitante y un reto medioambiental e industrial para las próximas décadas.
 
 Fuente: Sustentator





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