La empresa TVEL, perteneciente a Rosatom, está aumentando su presencia en dos segmentos del mercado de las tecnologías de iones de litio a la vez. En marzo la fábrica de electrólisis de Angarsk puso en marcha una planta piloto para la producción del hidróxido de litio, y la empresa RENERA firmó un contrato para la compra del 49% de las acciones de Enertech International, un fabricante coreano de electrodos, celdas de baterías de iones de litio y sistemas de almacenamiento de energía.

Materia prima para las baterías

En la fábrica química de electrólisis de Angarsk (AEKhK), perteneciente a TVEL, se puso en marcha una planta piloto para la producción de hidróxido de litio para baterías. Este material se utiliza en la fabricación de fuentes de energía química, es decir, pilas y baterías de iones de litio.

Con la planta piloto en marcha se van a pulir y perfeccionar los procesos tecnológicos y se obtendrán prototipos de los productos terminados. A partir de los resultados obtenidos, la AEKhK desarrollará soluciones para la producción a gran escala, que se pondrá en operación en 2024.

De acuerdo con el Objetivo de Desarrollo Sostenible de la ONU, llamado “Consumo y Producción Responsables”, el proceso no generará residuos y consumirá menos energía. La tecnología clásica implica el tratamiento de materias primas de litio con hidróxido de calcio. Como resultado de este proceso, por cada tonelada de producto terminado se produce una tonelada de residuos, que es el carbonato de calcio, al cual el litio se transfiere parcialmente. La fábrica AEKhK utiliza una tecnología avanzada que no requiere nada más que la materia prima de litio y el agua.

La nueva producción estará orientada a la exportación. Se prevé que las ventas comenzarán este año. Los fabricantes de componentes para las celdas comprarán el hidróxido de litio. “La producción del hidróxido de litio en las plantas de AEKhK permitirá a TVEL fortalecer su posición en el mercado mundial de litio que, según las previsiones para la próxima década, duplicará su tasa de crecimiento”, señaló Mikhail Metelkin, director de negocios de la Unidad de Química Especial de TVEL JSC.

Celdas para el futuro

TVEL ya tiene una planta de ensamblaje para las unidades de almacenamiento en la empresa “Tsentrotech” de Novouralsk, pero los componentes para la fabricación de las celdas de iones de litio por ahora son importados. El objetivo que tiene la empresa RENERA (la empresa integradora de sistemas de acumulación, parte de TVEL) con Enertech es construir y poner en marcha en 2024 una planta para la producción de las celdas de iones de litio en Rusia. La capacidad anual de la primera etapa será de 0,6 GWh, y para el 2030 o un poco más tarde, la planta aumentará su capacidad anual a 2 GWh.

Las celdas de batería son de diferentes tipos. La mayoría de las veces son cilíndricas, parecidas a las pilas “AA” comunes y, con menos frecuencia, son prismáticas, en una caja de plástico duro o aluminio. También hay de forma “pouch” que es un prisma plano delgado, encerrado en una caja de aluminio suave. Dentro del cuerpo hay un electrolito, cátodo y láminas de ánodo, con un separador entre ellos. Para montar un dispositivo de almacenamiento de la potencia requerida, las células se agrupan en módulos en serie o en paralelo y se conectan a un sistema de control común. Luego, los módulos obtenidos se insertan en la carcasa común, se conectan los controladores, el sistema de control térmico, y se configura el software (BMS). De este modo el sistema de almacenamiento de energía está listo.

El departamento de prensa de TVEL explicó que el desarrollo y la introducción en la producción masiva de la tecnología para la fabricación de las celdas de baterías de iones de litio lleva años. Dado que el mercado está creciendo rápidamente, comprar una empresa con esta tecnología ya implementada es la opción de negocio más rentable.

RENERA planea vender celdas, módulos y sistemas de almacenamiento de energía. El objetivo de la empresa es estructurar la cartera de pedidos de tal manera que el volumen principal recaiga en los dos últimos productos que son los mercados de ventas, tanto nacional (incluido el mercado industrial interno) como el mercado global.

Enertech que tiene una cartera de clientes en todo el mundo, ayudará a RENERA a ingresar a los mercados extranjeros. “La fusión con un socio tecnológico es una etapa estratégicamente importante para el desarrollo de los negocios de Rosatom en el segmento de almacenamiento de energía. Esto permitirá aumentar las capacidades de producción, mejorar significativamente nuestras competencias y desarrollos en el campo de las baterías de iones de litio, así como el acceso abierto a los mercados extranjeros”, confirmó Natalia Nikipelova.

Las unidades de almacenamiento se utilizan en dos segmentos clave: el sector del transporte ecológicamente limpio (automóviles eléctricos y autobuses eléctricos) y la industria de la energía eléctrica, donde los dispositivos de almacenamiento se utilizan como fuentes de respaldo de electricidad, en sistemas de gestión de la demanda, en centros de datos, instalaciones alimentadas por fuentes de energía renovables, en la infraestructura de red de organizaciones de distribución de energía y otros.

“Gracias a la participación accionaria en la empresa Enertech, construiremos en Rusia una cadena de producción completa desde celdas de iones de litio hasta dispositivos de almacenamiento terminados para ingresar a los mercados extranjeros con productos de clase mundial. Estoy seguro que la planta también se convertirá en un estímulo para el desarrollo de la producción de transporte eléctrico local”, señaló el director general de RENERA LLC, Emin Askerov.

El mercado mundial de dispositivos de almacenamiento es extremadamente prometedor y se espera su crecimiento a ritmos gigantescos. El volumen de la capacidad instalada para la producción de dispositivos de almacenamiento, según Bloomberg, en 2020, alcanzó los 540 GWh. La demanda para 2020 según Bloomberg fue de 126,6 GWh, para el 2025 puede llegar a 682,7 GWh, y para el año 2030 a 2 TWh.

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La compañía de combustibles nucleares TVEL de Rosatom es un holding de empresas que incluye empresas de fabricación de combustible nuclear, conversión y enriquecimiento de uranio, producción de centrifugadoras de gas, así como las organizaciones de investigación y desarrollo. TVEL suministra combustible a un total de 75 reactores de potencia en 15 países, reactores de investigación en 9 países del mundo, así como reactores de transporte para la flota nuclear de Rusia.

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La cantidad de electricidad que el variador almacena y luego proporciona se mide en Wt/h y en unidades derivadas. La capacidad de almacenamiento se mide en A/h Ah: esta es la fuerza de la corriente de carga que la batería puede recibir o dar a un cierto voltaje durante un período de tiempo. La fórmula para convertir la capacidad en electricidad es: E = U Q, donde E es la energía (Wt/h), U es el voltaje (V) y Q es la carga eléctrica (A/h).