Almacenamiento de energía desde el punto de vista químico | Noticias del MIT

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La transición a una red eléctrica más sostenible y respetuosa con el medio ambiente ha provocado un aumento de las energías renovables como la solar y la eólica. Pero algo tan simple como la cobertura de nubes puede causar inestabilidad en la red, y la energía eólica es intrínsecamente impredecible. Esta naturaleza intermitente de las energías renovables ha revitalizado el panorama competitivo para las empresas de almacenamiento de energía que buscan mejorar la flexibilidad del sistema de energía al tiempo que permiten la integración de las energías renovables.

"El impacto es lo que impulsa a PolyJoule más que cualquier otra cosa", dice el CEO Eli Paster. “Vemos un impacto desde el punto de vista de la integración de las renovables, desde el punto de vista de la reducción, y también desde el punto de vista de la transición de un modelo centralizado a un modelo descentralizado de suministro de energía. Energía.

PolyJoule es una startup con sede en Billerica, Massachusetts, que busca reinventar el almacenamiento de energía desde una perspectiva química. Los cofundadores Ian Hunter del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y Tim Swager del Departamento de Química son profesores del MIT desde hace mucho tiempo que se consideran luminarias en sus respectivos campos. Mientras tanto, el equipo central es un grupo pequeño pero altamente calificado de químicos, especialistas en fabricación, optimizadores de la cadena de suministro y empresarios, muchos de los cuales han elegido su hogar en el MIT en un momento u otro.

"Las ideas en las que estamos trabajando en el laboratorio, las verá convertirse en productos en tres o cuatro años, y siempre serán innovadoras y estarán muy por delante del mercado cuando lleguen al mercado", dice Paster. “Pero los conceptos provienen de la previsión de pensar con cinco o diez años de anticipación. Esto es lo que tenemos en nuestro bolsillo trasero, gracias a grandes mentes como Ian y Tim.

PolyJoule adopta un enfoque a nivel de sistemas junto con una electroquímica analítica de alto rendimiento que le ha permitido a la empresa identificar un diseño de celda química basado en 10,000 ensayos. El resultado es una batería económica, segura y de larga duración. Es capaz de responder a cargas base y picos de carga en microsegundos, lo que permite que la misma batería participe en múltiples mercados de energía y casos de uso de implementación.

En el campo del almacenamiento de energía, abundan las tecnologías interesantes, pero las soluciones viables son escasas. Pero Paster dice que PolyJoule logró cerrar la brecha entre el laboratorio y el mundo real al abordar las preocupaciones de la industria desde el principio. “Adoptamos una visión ligeramente opuesta de todas las demás empresas de almacenamiento de energía que nos han precedido y que han dicho: 'Si lo construimos, vendrán. En cambio, fuimos directamente al cliente y le preguntamos: "Si pudiera tener una mejor plataforma de almacenamiento de baterías, ¿cómo sería?" "

Con contribuciones comerciales que alimentan los procesos de pensamiento detrás de su implementación tecnológica y comercial, PolyJoule afirma haber diseñado una batería que es menos costosa de fabricar, menos costosa de usar, más segura y más fácil de implementar.

Tradicionalmente, las baterías de iones de litio han sido la solución de almacenamiento de energía preferida. Pero el litio tiene sus inconvenientes, incluidos el costo, las preocupaciones de seguridad y los efectos ambientales negativos. Pero PolyJoule no está interesado en el litio, ni en metales de ningún tipo, para el caso. "Comenzamos con la tabla periódica de los elementos orgánicos", explica Paster, "y de ahí sacamos lo que funciona con economías de escala, que es fácil de converger y convertir químicamente".

Tener una química inherentemente más segura permite a PolyJoule ahorrar en costos de integración de sistemas, entre otras cosas. Las baterías PolyJoule no contienen solventes inflamables, lo que significa que no hay gastos adicionales asociados con la mitigación de incendios. Una química más segura también significa facilidad de almacenamiento, y las baterías PolyJoule se encuentran actualmente en el proceso de certificación de seguridad global (aprobación UL) para ser permitidas en interiores y en aviones. Finalmente, con la alta potencia incorporada en la química, las celdas PolyJoule se pueden cargar y descargar al extremo, sin la necesidad de sistemas de calefacción o refrigeración.

“Desde la materia prima hasta la entrega del producto, analizamos cada paso de la cadena de valor con el objetivo de reducir los costos”, dice Paster. Todo comienza con el diseño de la química en torno a elementos abundantes en la tierra, lo que permite que la pequeña startup compita con proveedores más grandes, incluso a menor escala. Considere el hecho de que el costo del material diferenciador de PolyJoule es menos de $ 1 por kilogramo, mientras que el carbonato de litio se vende a $ 20 por kilogramo.

Por el lado de la fabricación, Paster explica que PolyJoule está reduciendo costos al fabricar sus celdas en antiguas fábricas de papel y almacenes, utilizando material estándar previamente utilizado para papel tisú o impresión de periódicos. “Usamos equipos que han existido durante décadas porque no queremos crear tecnología de vanguardia que requiera fabricación de vanguardia”, dice. "Queremos crear tecnología de vanguardia que se pueda implementar en países industrializados y otros países que puedan aprovechar al máximo el almacenamiento de energía".

El primer cliente de PolyJoule es un consumidor industrial de energía distribuida cuyo consumo de energía de referencia aumenta en un factor de 10 cuando la maquinaria pesada se pone en marcha dos veces al día. Temprano en la mañana y al final de la tarde, consume alrededor de 50kW durante 20 minutos a una hora, en comparación con una tasa base de 5kW. Es una plantilla de aplicación que se puede transferir a una variedad de industrias. Piense en el tratamiento de aguas residuales, el procesamiento de alimentos y las granjas de servidores, cualquier cosa que muestre una fluctuación en el uso de energía durante un período de 24 horas.

Para fin de año, PolyJoule habrá entregado su primer sistema de 10 kilovatios-hora, saliendo del modo sigiloso y agregando viabilidad comercial a la superioridad tecnológica demostrada. "Lo que estamos viendo ahora es que se están agregando cantidades masivas de almacenamiento de energía a las energías renovables y las aplicaciones en el borde de la red", dice Paster. "Habíamos planeado esto durante 12 a 18 meses, y ahora estamos tratando de ponernos al día con algunos de los jugadores más importantes".

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