No siempre luce el sol y no siempre sopla el viento. Para que las energías renovables sean una opción de futuro es importante contar con sistemas que permitan almacenar energía para su uso en momentos de escasa generación. Los nanomateriales parecer ser una solución para almacenar mucha energía en poco espacio.
Uno de los autores del estudio lo explica con un simil: “Las baterías son como el silo del agricultor: si no es lo suficientemente grande y está construido de una manera que preservará los cultivos, entonces podría ser difícil pasar un largo invierno». «En la industria energética en este momento, se podría decir que todavía estamos tratando de construir el silo adecuado para nuestra cosecha, y ahí es donde los nanomateriales pueden ayudar ”.
En resumen: para conseguir que en el futuro la energía que utilicemos sea cien por cien sostenible, hay que empezar por trabajar en soluciones de almacenamiento a gran escala. Ahora bien, almacenamiento a gran escala no implica soluciones que ocupen mucho espacio, sino todo lo contrario.
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Un informe publicado por la revista Science y escrito por un equipo internacional de investigadores, expone cómo la investigación en el campo de los nanomateriales para el almacenamiento de energía en las últimas dos décadas ha permitido el gran paso que será necesario para hacer uso de fuentes de energía sostenibles.
«La mayoría de los problemas más importantes que enfrenta el impulso por la sostenibilidad se pueden relacionar con la necesidad de un mejor almacenamiento de energía», afirma Yury Gogotsi, autor principal del estudio.
Almacenar energía, el gran reto…
Gogotsi y sus colegas sitúan al almacenamiento de energía como clave para cumplir los planes de sostenibilidad energética que se están aprobando a nivel internacionales, tales como New Deal Verde o el Acuerdo de París. Lo mismo con las políticas regionales.
Para los autores del estudio, el gran escollo de la energía solar y eólica como fuentes de energía es su carácter impredecible. No siempre luce el sol o no siempre sopla el viento con la intensidad necesario, por eso la clave está en almacenar energía en los momentos de máxima producción, para utilizarla en los que no se dan las condiciones ideales para su generación.
… y nanomateriales como la ‘gran’ solución
«Muchos de nuestros mayores logros en el almacenamiento de energía en los últimos años se deben a la integración de nanomateriales», explica Gogotsi.
Fabricadas con nanomateriales, las baterías se hacen más pequeñas, se cargan más rápido, duran más y se desgastan lentamente
“Las baterías de iones de litio ya usan nanotubos de carbono como aditivos conductores para que se carguen más rápido y duren más; y un número cada vez mayor de baterías usa partículas de nano-silicio en sus ánodos para aumentar la cantidad de energía almacenada», recuerda como ejemplos el autor del estudio. «La introducción de nanomateriales es un proceso gradual y veremos más y más materiales a nanoescala dentro de las baterías en el futuro», predice.
El diseño de la batería, durante mucho tiempo, se ha basado principalmente en encontrar materiales de energía progresivamente mejores y combinarlos para almacenar más electrones. Pero, más recientemente, los desarrollos tecnológicos han permitido a los científicos diseñar los materiales de los dispositivos de almacenamiento de energía para servir mejor a estas funciones de transmisión y almacenamiento.
Este proceso, llamado nanoestructuración, introduce partículas, tubos, escamas y pilas de materiales a nanoescala como los nuevos componentes de baterías, condensadores y supercondensadores.
La efectividad de los nanomateriales incluso ha permitido a los científicos repensar el diseño básico de las baterías. Con materiales metálicos nanoestructurados, las baterías pueden perder un poco de peso y tamaño, como resultado su forma ya no es un factor limitante para los dispositivos que están alimentando.
Los nanomateriales son excesivamente caros
La pregunta es: si el uso de nanomateriales supone tales adelantos, ¿por qué no se está aplicando? La respuesta: es un material muy caro.
«El costo de los nanomateriales en comparación con los materiales convencionales es un obstáculo importante; se necesitan técnicas de fabricación a bajo costo y a gran escala», afirma Gogotsi en declaraciones recogidas por Drexel.
También señalan que el uso de nanomateriales eliminaría la necesidad de ciertos materiales tóxicos que han sido componentes clave en las baterías. Pero también sugieren establecer estándares ambientales para el desarrollo futuro de nanomateriales.
