El litio y el almacenamiento de energía: baterías para las redes eléctricas del futuro

No basta con generar más electricidad a partir de la energía solar y eólica. A medida que aumenta la proporción de energías renovables en el mix eléctrico, las redes también deben ser capaces de gestionar cuándo se genera la electricidad y cuándo se necesita. Aquí es donde el almacenamiento de energía está desempeñando un papel cada vez más importante.

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) pueden almacenar electricidad cuando abunda y liberarla cuando sea necesario, lo que ayuda a equilibrar el sistema eléctrico e integrar fuentes renovables variables, como la solar y la eólica. Hoy en día, la expansión del almacenamiento en baterías está estrechamente vinculada a la tecnología de las baterías de iones de litio.

Por lo tanto, el litio tiene una importancia estratégica no solo para la movilidad eléctrica. También está cobrando cada vez más relevancia en otra parte esencial de la transición energética: las redes eléctricas del futuro.

La energía solar y la eólica se diferencian de la generación convencional regulable en un aspecto fundamental: su producción depende de la disponibilidad de luz solar y viento. Una central solar puede generar grandes cantidades de electricidad a mediodía, mientras que la demanda alcanza su punto álgido por la tarde. Del mismo modo, la generación de energía eólica puede fluctuar significativamente en tan solo unas horas.

A medida que se amplía la capacidad renovable, la flexibilidad del sistema eléctrico cobra cada vez más importancia. Esto significa ser capaz de ajustar rápidamente la generación, el consumo y el almacenamiento en respuesta a las condiciones cambiantes de la red.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), para respaldar el rápido crecimiento de la energía solar y eólica en consonancia con los objetivos climáticos mundiales, sería necesario que la capacidad mundial de almacenamiento de energía se multiplicara aproximadamente por seis para 2030, alcanzando los 1.500 GW. Según el escenario de «emisiones netas cero» de la AIE, las baterías representarían alrededor del 90 % de este crecimiento, alcanzando los 1.200 GW de capacidad instalada. (Fuente: AIE, «Baterías y transiciones energéticas seguras», 2024).

El almacenamiento no sustituye a la generación renovable, sino que facilita la integración de las energías renovables en la red eléctrica. Al almacenar la electricidad cuando la generación supera la demanda, la energía puede estar disponible varias horas más tarde, lo que reduce el desperdicio y los desequilibrios, al tiempo que se aprovecha mejor la energía renovable.

Un sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) es mucho más que una gran batería que almacena electricidad. Puede prestar varios servicios al sistema eléctrico, a menudo de forma simultánea.

Uno de los más importantes es el desplazamiento de energía: la electricidad se almacena cuando la oferta es abundante o la demanda es baja, y luego se libera cuando el sistema más la necesita. Según la IRENA, esta aplicación representó aproximadamente el 68 % de la capacidad de almacenamiento en baterías recién instalada en 2024. (Fuente: IRENA, «Costes de la generación de energía renovable en 2024»).

Las baterías también pueden contribuir a la reducción de picos de demanda, reduciendo los periodos de máxima demanda, y a la regulación de la frecuencia, respondiendo rápidamente para ayudar a mantener la frecuencia de la red. Pueden proporcionar servicios de equilibrio, capacidad y apoyo a la red y, en algunos casos, reducir o aplazar la necesidad de nuevas inversiones en infraestructura.

Su capacidad de respuesta rápida es una de sus principales ventajas. La AIE identifica el almacenamiento en baterías como una de las soluciones más versátiles para proporcionar flexibilidad a corto plazo. Solo en 2024, se instalaron en todo el mundo aproximadamente 63 GW de nuevo almacenamiento en baterías a escala industrial, lo que elevó la capacidad total a unos 124 GW. Ese mismo año, los costes de los proyectos de almacenamiento en baterías se redujeron en aproximadamente un 40 %. (Fuente: AIE, «Electricity 2026»).

La reducción de los costes a largo plazo es aún más llamativa. Según la IRENA, el coste total de instalación de los sistemas de almacenamiento en baterías a escala industrial (BESS) se redujo en un 93 % entre 2010 y 2024, pasando de 2 571 USD a 192 USD por kWh.

Esta evolución económica está transformando el almacenamiento en baterías, que pasa de ser una tecnología complementaria a una parte integral de la infraestructura de la red eléctrica.

Las tecnologías de almacenamiento de energía no son todas iguales, ni satisfacen las mismas necesidades. Existen varias soluciones para el almacenamiento de larga duración, pero para aplicaciones que requieren un almacenamiento de unas pocas horas, las baterías de iones de litio se han impuesto gracias a su combinación de eficiencia, respuesta rápida, modularidad y costes en constante descenso.

Sin embargo, el almacenamiento estacionario tiene prioridades diferentes a las de los vehículos eléctricos.

En un vehículo eléctrico, el peso, el volumen y la densidad energética son parámetros fundamentales: una batería más ligera y compacta puede aumentar la autonomía sin añadir un peso excesivo. En una instalación estacionaria, estas limitaciones suelen ser menos exigentes. En cambio, el coste, la seguridad, la estabilidad térmica, la vida útil y el número de ciclos de carga y descarga cobran especial importancia.

Esta es una de las razones por las que las baterías de LFP (fosfato de hierro y litio) se han convertido en un elemento central de las aplicaciones BESS. La IRENA identifica las baterías de iones de litio, en particular las de composición química LFP, como la tecnología dominante en las instalaciones a escala industrial.

Este cambio también tiene implicaciones para la cadena de suministro de materiales para baterías. Las baterías LFP no utilizan níquel ni cobalto en sus cátodos, pero siguen necesitando litio. Por lo tanto, los cambios en la composición química de las baterías pueden alterar significativamente la demanda de ciertos minerales críticos sin reducir la importancia fundamental del litio.

El crecimiento del mercado de los sistemas de almacenamiento de energía con baterías (BESS) plantea un reto que va más allá del número de baterías instaladas. La creciente demanda de almacenamiento requiere una cadena de suministro capaz de convertir el litio extraído en materiales adecuados para la producción de baterías, mediante procesos industriales fiables y escalables.

Aquí es donde De Nora aporta su contribución.

A través de su plataforma de electrolizadores Enso, De Nora aplica la separación electroquímica de sales para convertir sales como el cloruro de litio y el sulfato de litio en hidróxido de litio. Esta vía electroquímica tiene como objetivo simplificar ciertos procesos convencionales al reducir los pasos intermedios, el consumo de reactivos y los flujos de residuos, al tiempo que permite la recuperación de subproductos útiles.

La relación entre los diferentes compuestos de litio es especialmente relevante para el mercado del almacenamiento de energía. Las baterías de LFP utilizan principalmente carbonato de litio, mientras que la tecnología electroquímica de De Nora produce directamente hidróxido de litio (LiOH). Sin embargo, si se produce de forma competitiva, el hidróxido de litio también puede servir como producto intermedio para la producción de carbonato de litio mediante un proceso de carbonatación posterior.

A largo plazo, el crecimiento de la producción primaria también deberá complementarse con la recuperación de litio de las baterías al final de su vida útil. Las mismas tecnologías de refinado pueden ayudar a recuperar valor de los flujos que contienen litio generados por el reciclaje de baterías, reincorporando el material al ciclo de producción.

Por lo tanto, el almacenamiento de energía pone de relieve otra dimensión de la importancia del litio para la transición energética. Más allá de alimentar a millones de vehículos eléctricos, las baterías de litio pueden contribuir a que las redes eléctricas sean más flexibles, resilientes y capaces de integrar volúmenes crecientes de energía renovable.

Por consiguiente, el reto irá más allá de la simple instalación de más sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS). También implicará construir una cadena de suministro de litio capaz de suministrar los materiales necesarios a escala industrial y, cada vez más, de mantener dichos materiales en circulación.