Baterías de vanadio: qué son y cuál es su importancia en el almacenamiento de energía

Desde hace un tiempo, la transición energética ya no es un proyecto del futuro, sino una realidad del presente. En este contexto, ha cobrado protagonismo la búsqueda de soluciones de almacenamiento de energía eficientes. Y es que el éxito de las energías renovables, como la solar y la eólica, depende, en gran medida, de la capacidad para almacenar y gestionar la energía generada. De ahí que la aparición de tecnologías como las baterías de vanadio cobre tanta importancia. 

En este artículo, te presentamos qué son las baterías de vanadio, cómo funcionan y por qué son una alternativa que puede transformar el panorama del almacenamiento energético.

¿Qué son las baterías de vanadio?

Las baterías de flujo de vanadio , también conocidas como Vanadium Redox Battery (VRB), son un tipo de batería recargable que aprovecha la capacidad del vanadio de coexistir en diferentes estados de oxidación dentro de una solución líquida. Es decir, a diferencia de otras baterías que dependen de dos elementos electroactivos, estas utilizan solo uno. 

Su nombre de “baterías de flujo” proviene del proceso químico que ocurre en su interior. Y es que, en estas baterías, el movimiento de electrones genera un flujo continuo de electricidad dentro de un sistema cerrado, similar a un circuito eléctrico.

¿Cómo funcionan las baterías de vanadio?

Para comprender cómo funcionan las baterías de vanadio, hay que visualizar los elementos que la componen: dos tanques que contienen electrolito líquido y una celda electroquímica central.

Cada tanque, uno con una solución de carga positiva y el otro negativa, bombea el líquido a la celda electroquímica central. En esta celda, aunque los líquidos están en constante interacción, nunca se mezclan, ya que permanecen separados por una membrana que permite el paso selectivo de iones.

Al cargar y descargar la batería, los electrodos del vanadio se oxidan o se reducen, es decir, cambia de estado, lo que genera una diferencia potencial entre las soluciones a cada lado de la membrana y produce el flujo de electrones. Este intercambio es el que genera la corriente eléctrica.

A continuación, detallamos qué sucede en cada uno de los ciclos de la batería:

• Durante la carga: para almacenar energía, se le aplica una fuente de energía externa, como la electricidad generada por una fuente renovable. Esto hace que el vanadio dentro de la batería cambie su estado químico. De esta forma, el líquido con carga positiva cede un electrón que se transfiere, a través de un circuito externo, a la solución negativa. A su vez, los protones que se han generado atraviesan la membrana que separa ambas celdas. Este flujo constante de electrones genera la corriente eléctrica que después podrá ser utilizada. 
• Durante la descarga: cuando se necesita usar la energía almacenada, la batería la libera. En este proceso, los electrones que antes fueron transferidos hacen el viaje al revés. Es decir, se genera el flujo en sentido inverso. 

Como este proceso es reversible, permite que las baterías de vanadio puedan recargarse una y otra vez sin perder su eficiencia.

¿Cuánto duran las baterías de vanadio?

Una de las principales características de las baterías de vanadio es su larga vida útil. De ahí que, en ocasiones, se haya proclamado que son infinitas. Si bien esta es una afirmación exagerada, es cierto que estas baterías pueden superar los 20 años de funcionamiento.

Gracias a la naturaleza reversible de las reacciones químicas involucradas, estas baterías pueden llevar a cabo 100.000 ciclos de carga y descarga sin una pérdida significativa de eficiencia. Por ello, son una opción óptima para complementar instalaciones de generación renovable.

Ventajas de las baterías de vanadio

Más allá de su larga vida útil, las baterías de vanadio presentan una serie de ventajas que detallamos a continuación: 

• Escalabilidad y flexibilidad: la capacidad energética de este tipo de baterías está determinada por el tamaño de los tanques de solución electrolítica, y su potencia, por el tamaño de la celda electroquímica. Gracias a que estos elementos son independientes y se pueden escalar con facilidad, estas baterías ofrecen una gran flexibilidad para adaptarse a cualquier necesidad.
• Larga duración: una de las características más destacadas de las baterías de vanadio es su larga vida útil. A diferencia de otras tecnologías de almacenamiento, pueden soportar miles de ciclos de carga y descarga sin sufrir una degradación significativa en su capacidad. Esto se debe a que los electrodos no se desgastan con el uso, ya que el almacenamiento de energía ocurre en la solución electrolítica. Gracias a esto, las baterías de vanadio ofrecen una durabilidad que se traduce en un menor coste de mantenimiento y reemplazo a lo largo del tiempo. 
• Alto rendimiento: en relación con lo anterior, estas baterías tienen una gran velocidad de respuesta de carga y descarga, por lo que son capaces de suministrar altas potencias de energía en milisegundos. Además, como la reacción que tiene lugar en la carga y descarga es igual, es decir, el ratio carga/descarga es 1:1, son una alternativa muy eficiente.
• Seguridad: en comparación con otras baterías, las de vanadio tienen un menor índice de inflamabilidad, ya que trabajan a temperatura ambiente. Asimismo, al operar en sistemas cerrados, se reduce el riesgo de contaminación, lo que facilita las operaciones de mantenimiento.
• Menor impacto ambiental: el potencial de reciclaje de los diferentes elementos que componen las baterías de vanadio es muy alto. Y es que la mayoría de los componentes están basados en carbono y no precisan de metales pesados. De ahí que el impacto medioambiental sea menor que el de otras baterías. 

Aplicaciones de las baterías de vanadio

Gracias a las ventajas que ofrecen y a sus características de funcionamiento, las baterías de vanadio tienen numerosas aplicaciones. A continuación, te presentamos algunos ejemplos de aplicación:

• Generación eólica: las baterías de vanadio podrían sustituir a las actuales de ácido en los parques eólicos, ya que permiten obtener una mayor proporción de almacenamiento dinámico.
• Regulación del mercado: en la actualidad, existen otras tecnologías más contaminantes, como las centrales de cogeneración, o más difíciles de construir y mantener, como las centrales de bombeo. Sin embargo, las centrales eléctricas de almacenamiento con baterías de vanadio pueden gestionar mejor los picos de demanda y regular el suministro de energía de forma más eficiente y menos contaminante.
• En centrales fotovoltaicas: al ofrecer la posibilidad de asegurar un suministro más estable, se presentan como un complemento idóneo para mejorar y optimizar la generación de energía en instalaciones solares. 
• Vehículos eléctricos: gracias a la capacidad de aceptar cargas rápidas y a una gran profundidad de descarga, tienen una alta densidad de potencia. Por ello, son una excelente opción para alimentar vehículos eléctricos.
• Suministros de energía de emergencia: su baja tasa de autodescarga y su rápida respuesta las hace ideales para usar como sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) en teatros, viviendas, hospitales, alumbrado de emergencia, sensores, entre otros.

Almacenamiento energético: el impulso de las energías renovables

Sin duda, las baterías de vanadio tienen el potencial de transformar el almacenamiento energético en numerosas industrias. A medida que esta tecnología se desarrolle, su aplicación se extenderá y, es probable, que se posicione como una alternativa a las baterías de litio.

El desarrollo de tecnologías de almacenamiento energético es esencial para lograr una transición efectiva hacia un sistema energético flexible, resiliente y basado en energías renovables. En este sentido, la capacidad de almacenar energía de manera eficiente permite gestionar la intermitencia inherente a fuentes como la solar y la eólica, garantizando un suministro continuo y estable. 

Estas tecnologías no solo optimizan el uso de las energías limpias, sino que también fortalecen la seguridad energética y reducen la dependencia de combustibles fósiles. Por ello, cuanto más se impulsen las innovaciones en el ámbito del almacenamiento, más cerca estaremos de alcanzar un futuro energético más limpio, sostenible y confiable .

En Cuerva, impulsamos y trabajamos para la energía del mañana. Por ello, instalamos baterías como sistemas de almacenamiento de energía que transforman la manera en que gestionas tu energía renovable. Con ellas, optimizarás el rendimiento de tus instalaciones de autoconsumo al almacenar el excedente de energía para usarlo cuando más lo necesites. ¿Te ayudamos a llevar tu energía al siguiente nivel?