Baterías de sal fundida y hierro-aire: la próxima generación de almacenamiento

El litio-ion resuelve bien el almacenamiento de energía por horas, pero cuando el objetivo es almacenar energía durante días completos, a un costo que siga siendo razonable a esa escala, aparecen tecnologías alternativas diseñadas específicamente para ese problema: las baterías de hierro-aire y los sistemas de sal fundida, dos de las apuestas más serias por el almacenamiento de larga duración.

Form Energy, fundada en 2017, ha levantado más de USD 1.200 millones en inversión e inauguró en 2024 su primera gran planta de producción, la Form Factory 1, en Weirton, Virginia Occidental. Esta instalación de 51.000 metros cuadrados ya emplea a más de 400 trabajadores en la producción de baterías de hierro-aire, una tecnología que usa un material extremadamente abundante y barato —el hierro— como base de su química de almacenamiento.

El proyecto piloto de Form Energy en Minnesota, en colaboración con Great River Energy, supondrá un sistema de 1,5 MW con una duración de 100 horas, equivalente a unos 150 MWh de almacenamiento, una duración muchísimo mayor a la de una batería de litio-ion convencional, que típicamente almacena energía para 2 a 4 horas de descarga. Esa capacidad de sostener el suministro durante días completos, en vez de solo horas, es exactamente lo que la red eléctrica necesita para complementar la generación solar y eólica intermitente sin depender de respaldo fósil.

Los tanques de sal fundida superan los 30 años de vida útil sin experimentar degradación molecular ni pérdida de eficiencia, incluso después de miles de ciclos de uso. La sal fundida permite inyecciones continuas de energía a potencia nominal durante bloques prolongados de 8 a 15 horas consecutivas, una capacidad que la hace especialmente útil para plantas de energía solar concentrada, donde el calor generado durante el día se almacena en la sal fundida y se libera de forma controlada durante la noche.

• NGK, en Japón, fabrica baterías de sodio y azufre, otra tecnología orientada específicamente al almacenamiento de mayor duración que el litio-ion convencional.
• FZSoNicK, en Italia, trabaja con baterías de cloruro de sodio y níquel como alternativa adicional dentro de este mismo espacio de tecnologías emergentes.
• Malta Inc., en colaboración con Google y Siemens, desarrolló una tecnología modular de almacenamiento energético basada también en principios térmicos similares a la sal fundida.
• Inlyte Energy, fundada en 2021, busca desarrollar almacenamiento de energía a largo plazo y de bajo costo, sumándose a la ola de startups que apuestan por superar las limitaciones de duración del litio-ion.

A medida que más países aumentan la proporción de energía solar y eólica en su matriz eléctrica, el desafío deja de ser solo generar suficiente energía renovable y pasa a ser almacenarla el tiempo suficiente para cubrir los períodos sin sol ni viento, que pueden extenderse por días. Ni el litio-ion convencional ni siquiera el flujo de vanadio están optimizados para ese horizonte de varios días de almacenamiento continuo, un vacío que las baterías de hierro-aire y los sistemas de sal fundida buscan llenar específicamente.

Es un error común pensar que las baterías de hierro-aire o de sal fundida buscan reemplazar al litio-ion en todas sus aplicaciones: en realidad, estas tecnologías apuntan a un nicho específico donde el litio-ion no es la solución más eficiente, el almacenamiento de varios días de duración, mientras que el litio-ion sigue siendo, por lejos, la mejor opción para aplicaciones que requieren respuesta rápida y alta densidad energética en espacios reducidos, como autos eléctricos o almacenamiento de pocas horas. Ambas tecnologías, más que competir, se complementan dentro de una futura red eléctrica que necesitará distintas soluciones de almacenamiento según el horizonte de tiempo específico que busque cubrir.

El costo por kWh de las baterías de hierro-aire ya es competitivo frente al litio-ion específicamente para aplicaciones de larga duración, dado que el hierro es un material mucho más barato y abundante que el litio, el cobalto o el níquel. Sin embargo, estas tecnologías todavía están en una etapa mucho más temprana de escalamiento industrial que el litio-ion, que ya cuenta con décadas de manufactura masiva y una cadena de suministro global consolidada, una ventaja de madurez industrial que las nuevas tecnologías de larga duración recién empiezan a construir.

Empresas eléctricas y operadores de red de distintos países ya firmaron acuerdos de compra anticipada con Form Energy y otras startups de almacenamiento de larga duración, apostando a que esta tecnología se vuelva clave para complementar la generación solar y eólica intermitente sin depender de centrales de respaldo a combustibles fósiles. Ese interés temprano de la industria eléctrica establecida es una señal de que el almacenamiento de larga duración dejó de ser solo un proyecto de investigación para convertirse en una pieza que varios operadores de red ya planifican incorporar activamente en su estrategia energética de los próximos años.

Chile, con su fuerte desarrollo de energía solar concentrada en evaluación para el norte del país, podría beneficiarse particularmente de la tecnología de sal fundida en el futuro, dado que esta tecnología se integra de forma natural con plantas de concentración solar, un tipo de generación que todavía no se desarrolló a gran escala en el país pero que cuenta con condiciones de radiación directa favorables en el Desierto de Atacama.

Fondos de inversión especializados en tecnología climática (climate tech) ya destinan montos crecientes específicamente a startups de almacenamiento de larga duración como Form Energy, Malta Inc. e Inlyte Energy, una señal de que el capital de riesgo internacional considera a esta próxima generación de baterías como una de las apuestas más prometedoras dentro de la transición energética global de la próxima década.

El desafío de escalar la manufactura de estas nuevas tecnologías de almacenamiento a un costo competitivo es, según reconocen los propios desarrolladores, tan grande como el desafío científico original de diseñarlas: pasar de una planta piloto de pocos megavatios a una capacidad de producción industrial capaz de abastecer proyectos de cientos de megavatios requiere años de inversión sostenida en manufactura, no solo en investigación y desarrollo.

Gobiernos de distintos países ya incluyen metas específicas de capacidad de almacenamiento de larga duración dentro de sus planes energéticos nacionales hacia 2035 y 2040, reconociendo que ni el litio-ion ni el vanadio por sí solos bastarán para cubrir toda la necesidad de respaldo que exigirá una matriz eléctrica cada vez más dependiente de generación solar y eólica intermitente.

Seguir de cerca la evolución de estas tecnologías emergentes resulta relevante incluso para quienes no participan directamente en la industria energética, dado que su eventual masificación podría cambiar de forma significativa cómo se diseñan los sistemas eléctricos del futuro, con implicancias directas en el precio y la confiabilidad de la electricidad que consumen los hogares y empresas de todo el mundo.

El seguimiento de estos avances tecnológicos resulta particularmente relevante para Chile, un país que ya lidera la región en almacenamiento con litio-ion y que eventualmente podría incorporar tecnologías de larga duración complementarias a medida que su matriz eléctrica dependa cada vez más de generación renovable intermitente.

Este tema se conecta directamente con otras notas del sitio: Cuánto cuesta instalar una batería de litio domiciliaria en Chile, Los proyectos BESS de almacenamiento de energía más grandes de Chile y Baterías second-life: la segunda vida de las baterías de autos eléctricos.

¿Por qué el hierro es un material atractivo para baterías de larga duración?

El hierro es uno de los elementos más abundantes y baratos del planeta, lo que reduce significativamente el costo de fabricación a gran escala frente a materiales como el litio o el vanadio, aunque su densidad energética es menor, algo que resulta menos relevante en aplicaciones de almacenamiento de larga duración donde el espacio físico no es la principal restricción.

¿Las baterías de hierro-aire pueden reemplazar al litio-ion en autos eléctricos?

No están pensadas para esa aplicación: su menor densidad energética y su perfil de descarga lenta las hace ideales para almacenamiento estacionario de larga duración, pero no para la exigencia de potencia y peso reducido que necesita un auto eléctrico.