El centro de investigación vasco referente en almacenamiento de energía, CIC energiGUNE, colabora en cuatro líneas de investigación que buscan superar el marco actual de las tecnologías de almacenamiento de energía electroquímico y térmico, con el fin de facilitar el proceso de transición energética global. La labor se ha desarrollado en el marco del proyecto CICe2020.
CICe2020, incluido en la convocatoria Elkartek 2020 del Gobierno Vasco para impulsar la Investigación Colaborativa, se ha centrado en dos grandes objetivos: ofrecer distintas alternativas tecnológicas más sostenibles que las baterías litio-ion para almacenamiento estacionario y mejorar las actuales tecnologías de almacenamiento térmico.
El proyecto Elkartek CICe2020 ha estado liderado por CIC energiGUNE, como centro de referencia en almacenamiento de energía, y ha contado con la participación de otros cuatro centros de BRTA (Tecnalia, Tekniker, Ikerlan y Cidetec), junto a las universidades UPV/EHU y Mondragon Unibertsitatea, y el centro BERC Polymat.
Los resultados de este proyecto ratifican que, en el medio plazo, la industria vasca va a ser capaz de desarrollar e industrializar productos disruptivos relacionados con el almacenamiento estacionario, según declaraciones de Montse Casas, coordinadora científica de CIC energiGUNE.
Cuatro líneas de investigación
El trabajo ha dado lugar a cuatro avances importantes, con resultados innovadores. De ellos, tres corresponden a la búsqueda de una alternativa eficiente a la actual tecnología de baterías litio-ion, que es la opción dominante en el mercado internacional y que presenta diversos retos tecnológicos, económicos y medioambientales que chocan con los objetivos de desarrollo europeos.
En este sentido, las tres líneas de investigación aplicadas al sector estacionario dentro de CICe2020 han sido: investigación en materiales y análisis de su comportamiento para baterías de sodio; desarrollo de materiales para las baterías de metal-aire; e investigación sobre una nueva generación de baterías de flujo-redox basadas en un electrolito orgánico acuoso.
La cuarta línea de investigación del proyecto Elkartek CICe2020 se ha centrado específicamente en las tecnologías de almacenamiento térmico, partiendo de la base de que los sectores de generación de electricidad y de generación de calor y frío juegan un papel muy relevante en la transformación hacia una economía descarbonizada.
Baterías de sodio-ion
En lo que se refiere a la investigación sobre las baterías de sodio-ion, la labor se ha centrado en el desarrollo de nuevos materiales (ánodos, cátodos y electrolitos) con el objetivo de mejorar el rendimiento electroquímico de este tipo de baterías, así como el control y optimización del procesado y prototipado de celdas fabricadas con estos materiales.
De manera concreta, en los laboratorios de CIC energiGUNE se han obtenido resultados muy relevantes, como la mejora de la densidad de energía en hasta un 20% y el procesado a gran escala de un cátodo y ánodo de sodio en su etapa inmediatamente previa a la industrialización.
Baterías de metal-aire
La segunda línea de investigación en el marco de CICe2020, por su parte, ha abierto la puerta al desarrollo de tecnologías de almacenamiento estacionario basadas en la aplicación del oxígeno (baterías metal-aire) por su elevada densidad de energía y, especialmente, por sus ventajas desde el punto de vista ambiental y de utilización de recursos, dando lugar a la obtención de cátodos y al desarrollo de un electrolito inocuo. Los estudios han obtenido notables avances tanto en la combinación sodio-aire como en el formato zinc-aire.
En lo que a zinc-aire se refiere, se ha desarrollado un sistema con propiedades electroquímicas muy prometedoras. Este avance ha sido resultado de la optimización de formulaciones -ánodo y cátodo- y de la correcta selección de materiales. En comparación con la tecnología más utilizada en este campo, la de plomo ácido, la alternativa zinc-aire presenta unas características medioambientales mejores.
Baterías de flujo-redox
La tercera línea de investigación dentro del almacenamiento electroquímico se corresponde con el desarrollo de una nueva generación de baterías de flujo basadas en un electrolito orgánico acuoso. En este sentido, se han desarrollado varios materiales activos orgánicos que pueden sustituir al vanadio -elemento de uso más extendido en este tipo de baterías-.
Además, se ha trabajado en el desarrollo conjunto de los componentes del módulo de potencia, principalmente membranas y electrodos que posibiliten la implantación de esos materiales orgánicos. Como resultado, se ha obtenido un electrolito que combina altas densidades de energía sin comprometer su estabilidad y que abre paso a una nueva generación de baterías de flujo.