El tamaño del mercado mundial de baterías de flujo alcanzará los 1283 millones de dólares con una tasa compuesta anual del 21,52% para 2030

El tamaño del mercado global de baterías de flujo alcanzó los 270 millones de dólares en 2022. Vantage Market Research espera que el mercado alcance los 1283 millones de dólares para 2030, exhibiendo una tasa de crecimiento (CAGR) del 21,51% durante 2024-2030.

Tabla de contenido:

Introducción 

En el panorama en constante evolución de las energías renovables, la búsqueda de soluciones de almacenamiento de energía eficientes y sostenibles ha llevado al ascenso de las baterías de flujo. A diferencia de las baterías recargables tradicionales, las baterías de flujo utilizan electrolitos líquidos que fluyen a través de celdas electroquímicas, lo que ofrece un conjunto único de ventajas. Recientemente, en el Foro Internacional de Baterías de Flujo celebrado en Praga, los líderes de la industria proclamaron audazmente que las baterías de flujo son más baratas, más confiables y más seguras que sus contrapartes de iones de litio en diversas aplicaciones de energía estacionaria.

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Principales empresas en el mercado global de baterías de flujo 

• Sumitomo Electric Industries Ltd. (Japón)
• VRB Energía (Canadá)
• Sistemas de energía Invinity (Reino Unido)
• Largo Inc. (Canada)
• Enerox GmbH (Austria)
• Redflow Limited (Australia)
• Stryten Energy (EE. UU.)
• ViZn Energy Systems (EE. UU.)
• Lockheed Martin Corporation (EE. UU.)
• Jenabatteries GmbH (Alemania)
• Grupo SCHMID (Alemania)
• Elestor BV (Países Bajos)

La dinámica de las baterías de flujo

La característica distintiva de las baterías de flujo radica en su capacidad de desacoplar las clasificaciones de energía y potencia. Esta flexibilidad aumenta la capacidad de almacenamiento de energía simplemente ajustando la cantidad de electrolitos en los tanques de almacenamiento. Estos tanques, a menudo tan grandes como contenedores de transporte, contienen electrolitos líquidos que contienen metales como vanadio o hierro. Las celdas electroquímicas, conectadas eléctricamente en serie o en paralelo, liberan electricidad a medida que los electrolitos sufren procesos de reducción y oxidación durante la carga y descarga. 

El punto ideal entre días

Larry Zulch, director ejecutivo de Invinity, destacó el punto óptimo de las baterías de flujo, que proporcionan de 10 a 36 horas de energía en el rango interdiario. Esta capacidad posiciona a las baterías de flujo como ideales para almacenar el exceso de energía renovable y liberarla durante períodos de baja generación renovable. Las predicciones sugieren que para 2030, las baterías de flujo podrían almacenar la asombrosa cifra de 61 MWh de electricidad al año, generando más de 22 mil millones de dólares en ventas. 

Implementaciones comerciales y logros

Varias empresas han implementado y desplegado con éxito sistemas de baterías de flujo en todo el mundo, logrando logros significativos en el campo. Rongke Power Company en China opera el sistema de batería de flujo de vanadio de 100 MW/400 MWh más grande del mundo. En el Reino Unido, Invinity Energy Systems instalará una batería de flujo de vanadio de 7 MW/30 MWh, la batería a escala de red más grande fabricada en el país. 

ESS, Inc., con sede en Estados Unidos, concluyó 2022 con casi 800 MWh de capacidad de producción anual para su Flow Battery totalmente de hierro. Las pruebas exitosas y la aprobación por parte de China de una batería de flujo de hierro y cromo de megavatios solidifican aún más la presencia global de la tecnología de batería de flujo. 

Retos y oportunidades

Si bien las baterías de flujo ofrecen claras ventajas, existen desafíos para aumentar la producción y garantizar una cadena de suministro estable, particularmente para el vanadio, un componente crítico en muchas baterías de flujo. El mercado mundial de vanadio, abastecido predominantemente por China y Rusia, genera preocupación sobre posibles cuellos de botella en el suministro y el aumento de los precios. Sin embargo, enfoques innovadores, como el uso de electrolitos de hierro y cromo y la exploración de electrolitos alternativos, son prometedores para mitigar estos desafíos. 

La ventaja de la estabilidad

Una ventaja notable de las baterías de flujo, en particular de las de flujo de vanadio, es su excepcional estabilidad. Estas baterías cuentan con una vida útil que supera los 20.000 ciclos de carga y descarga, lo que equivale a entre 15 y 25 años de funcionamiento, con una disminución mínima del rendimiento. Las baterías de iones de litio, comúnmente utilizadas en aplicaciones estacionarias, experimentaron una caída del 20% en su capacidad de almacenamiento de energía durante varios años. 

Tecnologías emergentes y startups

El sector de las baterías de flujo continúa evolucionando con esfuerzos continuos de investigación y desarrollo. Empresas emergentes como Quino Energy, Cellfion y Sinergy Flow están explorando tecnologías innovadoras como baterías de flujo orgánico, membranas de flujo redox y baterías de flujo redox de varios días. Estos esfuerzos tienen como objetivo mejorar la eficiencia, reducir costos y abordar los desafíos asociados con las tecnologías tradicionales de baterías de flujo. 

Navegando los costos de capital

Los costos de capital de cada proyecto de Flow Battery varían debido a factores específicos del sitio, como la ubicación, el tamaño y la tecnología de la planta, las obras civiles requeridas y otros factores relacionados. Según Viswanathan et al. (2022), un sistema de batería de flujo de vanadio de 100 MW con 10 horas de almacenamiento de energía tendría un costo total instalado estimado de USD 384,5/kWh. Para un sistema más grande de batería de flujo de vanadio de 1.000 MW con la misma duración de almacenamiento, el costo total estimado es de USD 365,2/kWh. 

Ampliación de la rentabilidad

Las baterías de flujo no tienen precios competitivos a pequeña escala, pero su costo unitario de electricidad cae a medida que aumentan de tamaño. Esta ventaja de escalabilidad surge de la capacidad de ampliar el flujo de las baterías agregando tanques de electrolito más extensos y aumentando el volumen del electrolito, lo cual es relativamente rentable. Por el contrario, las baterías de iones de litio se vuelven más caras a medida que crecen porque requieren más material catódico, lo cual es caro. Las baterías de flujo, en particular las de flujo de vanadio, se vuelven más competitivas en términos de costos con las baterías de iones de litio cuando suministran electricidad durante más de 4 horas. 

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La promesa de estabilidad

Un atributo positivo de las baterías de flujo es su estabilidad. Las baterías de flujo de vanadio tienen, con diferencia, la vida útil más larga de todas las baterías y pueden realizar más de 20.000 ciclos de carga y descarga (equivalente a un funcionamiento de 15 a 25 años) con una disminución mínima del rendimiento. Por el contrario, las baterías de iones de litio experimentan una caída en la capacidad de almacenamiento de energía con el tiempo, con una vida útil realista en aplicaciones estacionarias de unos 10.000 ciclos o 15 años. 

Navegando los desafíos de la cadena de suministro

Ampliar la producción de baterías de flujo de vanadio presenta desafíos. Los fabricantes de baterías de flujo aún tienen que adoptar estándares para toda la industria, los contratistas de instalación tienen poca experiencia con baterías de flujo y el sector enfrenta posibles problemas en la cadena de suministro. Entre estas cuestiones, la seguridad de la cadena de suministro puede representar el obstáculo más importante. La producción mundial de vanadio es actualmente de unas 110.000 toneladas métricas por año, de las cuales China produce el 62% y Rusia aporta el 20%. La mayor parte de este material se genera como subproducto del refinado del hierro. 

El papel de Europa y los electrolitos alternativos

Actualmente, Europa no tiene producción de vanadio, pero empresas como Norge Mining planean explotar depósitos de roca fosfórica que contengan vanadio en Noruega para 2028. Sin embargo, el espectro del aumento de los precios del vanadio se cierne sobre los productores de baterías de flujo, ya que el metal constituye aproximadamente la mitad del costo de una batería de flujo. Para abordar posibles cuellos de botella en el suministro, se están desarrollando electrolitos alternativos. Redox One, por ejemplo, está explorando un anolito de cromo 2+-3+ y un catolito de hierro 2+-3+, con el objetivo de hacer que los electrolitos sean más rentables. 

Innovaciones en electrolitos

Redox One, con sede en Chipre, planea obtener mineral de hierro y cromo de la mina de Tharisa en Sudáfrica, lo que hará que el electrolito cueste el 10% del costo de un electrolito de vanadio. A pesar del inconveniente de una menor densidad de energía en comparación con sus homólogos de vanadio, Redox One apunta a proyectos con amplio espacio para grandes volúmenes de electrolitos. 

El enfoque híbrido de Saudi Aramco

Saudi Aramco está invirtiendo una parte sustancial de sus mil millones de dólares en tecnologías de energía alternativa para desarrollar una batería de flujo híbrida de hierro y vanadio. Esta batería cuenta con un catolito de hierro en un tanque y un anolito de vanadio en el otro, diseñado para brindar confiabilidad en condiciones cálidas del desierto.

 Aramco probó recientemente una versión de 50 kWh de su batería capaz de suministrar electricidad durante hasta 16 horas y planea ampliar las pruebas a niveles de megavatios, con el objetivo de producirla comercialmente en 2025.

El papel de los electrolitos exóticos

También se están desarrollando electrolitos más exóticos, incluidos los elaborados con compuestos orgánicos. Quino Energy, con sede en California y fundada para comercializar la investigación de la Universidad de Harvard, está desarrollando un electrolito orgánico a base de quinonas, comúnmente utilizadas como colorantes. La empresa recaudó recientemente 4,55 millones de dólares en financiación inicial para demostrar su Flow Battery a escala. 

Conclusión: El amanecer de las baterías de flujo

El impulso ganado por las baterías de flujo, a pesar de los desafíos, sugiere que están en la cúspide de una comercialización generalizada, marcando el comienzo de una nueva era de almacenamiento de energía sostenible. Las baterías de flujo, con su almacenamiento de energía de larga duración, su escalabilidad y su posible rentabilidad, están preparadas para desempeñar un papel fundamental en el almacenamiento de energía a escala de servicios públicos, las microrredes, la integración de energías renovables, la energía de respaldo y las aplicaciones de energía remota/fuera de la red.

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