Retos futuros: La acumulación de energía y las nuevas baterías #Ecoencuentro 2013
1.
2. Retos futuros:
La acumulación de energía y
las nuevas baterías
Eco Encuentro 2013
RECYCLIA
26 de Noviembre de 2013
Joaquín Chacón
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PCM Campus de Cantoblanco, C/Faraday Nº7 , 28049, Madrid
3. >> ENTORNO
El almacenamiento de la electricidad toma como punto de partida el futuro
desarrollo de las necesidades energéticas y de las redes inteligentes
de la energía (Smart Grids), según la estrategia fijada por la UE confirmada
para los próximos 40 años:
Integración de las energías renovables en la red eléctrica.
Múltiples fuentes de generación eléctrica distribuida.
Demanda inteligente del consumidor-prosumidor.
Vehículo eléctrico.
Y también el incremento de la necesidad de portabilidad de la energía
eléctrica para múltiples aplicaciones.
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4. >> HABLANDO DE SMART GRIDS…
¿Baterías para?
• Lugares remotos
• Islas
• Suministro eléctrico temporal
• Redes privadas (autoconsumo, microrredes)
On grid versus Off grid
•
•
•
Cobertura de la intermitencia de las fuentes renovables.
Equilibrio entre oferta y demanda.
Energía de reserva ante falta/baja producción.
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5. >> UN PROYECTO DE SMART GRIDS
Cada caso o aplicación requiere un diseño a medida del sistema de
acumulación: autonomía, mantenimiento, potencia, energía, vida
operativa, dimensiones, peso, etc.
Plomo-ácido.
Níquel-Cadmio.
Litio-ión.
Pilas primarias.
Supercondensadores.
Sistemas híbridos.
Etc.
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6. >> LA VISIÓN DEL INVERSOR
Los retos del mercado europeo de la electricidad tienen mucho que ver con
que el negocio tradicional está llegando a su fin:
Volatilidad de la generación para los operadores de redes.
Fuentes de energía renovables: medioambiente.
Liberalización de los mercados.
Precios de la electricidad.
Flexibilidad (capex y opex) para eliminar la incertidumbre
A través de:
»
»
»
»
Eficiencia energética.
Respuesta ágil a la demanda.
Generación distribuida y consumo.
Almacenamiento energético.
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7. >> MERCADO DE BATERÍAS LITIO-IÓN
Se duplica de 2012 a 2016.
22.500 millones de dólares en 2016.
En 2016:
Electrónica profesional y de consumo 52%
Automoción de grandes series 25%
Sectores industriales 23%
Y Europa es el 29% del mercado mundial
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8. >> LITIO - IÓN
El término Litio-ión se refiere a un sistema electroquímico en el que
los iones de Litio se trasladan entre los electrodos negativo y positivo
Electrodo positivo
Materiales de
intercalación (inserción)
como los óxidos o fosfatos
de metales de transición:
Co, Ni, Mn, Mg, Fe, etc.
Los átomos se ordenan
en estructuras diversas o
disposiciones: en capas de
óxidos metálicos,
espinelas, olivinas – la
estructura tiene influencia
en las propiedades finales
de la celda de Li-ión
Electrodo negativo
Materiales de
intercalación como el
carbono y el Li4Ti5O12
También existen ánodos
basados en metales que
forman aleaciones con el
Litio: Si, Sn, Al, Sb, etc.
Desventaja:
>Gran capacidad -> Cambios de
volumen importantes -> Ciclaje
pobre
>La estructura puede
estabilizarse empleando
materiales inactivos
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9. >> ¿NUEVOS SISTEMAS ELECTROQUÍMICOS?
La familia de las baterías de Litio
Baterías de Litio con ánodos metálicos.
Baterías de Litio Sulfuro.
Baterías de polímero de Litio en estado sólido.
Etc…
Baterías de Beta Sodio de alta temperatura
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10. >> ¿NUEVOS SISTEMAS ELECTROQUÍMICOS?
Las baterías de Flujo Redox (RFB)
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11. >> ¿NUEVOS SISTEMAS ELECTROQUÍMICOS?
Dentro de la familia metal/aire, el par electroquímico que presenta unas
mayores posibilidades de éxito comercial en su aplicación a las diversas
necesidades en las Smart Grids es el basado en el Aluminio/aire.
La semi-reacción de oxidación en el ánodo es:
Al + 3OH- → Al (OH)3 + 3e- -1,66 V
La semi-reacción de reducción en el cátodo es:
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 0,40 V
La reacción total es pues:
4Al + 3O2+ 6H2O → 4Al (OH)3
FUENTE www.motorpasionfuturo.com
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12. >> CONCLUSIONES
•
Mercado creciente para sistemas de almacenamiento energético:
– Smart Grids
– Portabilidad de la energía.
•
Múltiples tecnologías electroquímicas para almacenar energía eléctrica.
•
Las baterías constituyen la mejor opción para almacenar electricidad
desde el punto de vista técnico y económico.
•
Reciclaje eficiente y rentable:
–
–
–
–
Metales
Carbono
Sales
Plásticos
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13. > GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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