Actores industriales y desarrolladores de materiales y baterías han conseguido, en el marco del proyecto europeo Higreew, llevar el concepto de materiales activos orgánicos del laboratorio a un prototipo de batería que ya ha sido implantado en las instalaciones de Siemens Gamesa en Zaragoza. El proyecto ha demostrado la viabilidad técnica de su propuesta, avalada por la fabricación e instalación de un prototipo de batería orgánica de flujo redox.
La instalación del prototipo de batería redox se llevó a cabo el pasado mes de marzo en la sede de Siemens Gamesa en Zaragoza, de cara a su puesta en funcionamiento a la finalización del proyecto Higreew este mes de mayo.
El trabajo de los diferentes socios del proyecto, desde el material hasta el desarrollo de la celda, culminó en el desarrollo y la construcción de un contenedor de batería prototipo de 5 kW. La construcción del prototipo Higreew se completó con éxito y se envió a la instalación híbrida de La Plana donde comenzó su puesta en marcha en marzo con el llenado de los tanques con la solución electrolítica Higreew AORFB.
En la instalación híbrida de La Plana, el prototipo se prueba para trabajar con varios generadores renovables, como turbinas eólicas y una planta de energía solar. El objetivo es generar conocimientos sobre el funcionamiento de una instalación de batería de flujo orgánico de mediana escala, lo que tiene implicaciones directas en una mayor mejora de la tecnología para desarrollar y producir instalaciones de almacenamiento de red a gran escala.
Baterías de flujo, acercando la tecnología al mercado
Para integrar la energía renovable derivada de fuentes intermitentes, como la energía eólica y la solar, en las redes eléctricas, se necesitan sistemas de almacenamiento de energía eléctrica (EES) a gran escala para mejorar la confiabilidad. Una tecnología EES prometedora son las baterías de flujo redox, pero actualmente son costosas. El proyecto Higreew se ha centrado en el desarrollo y la validación de una batería de flujo redox orgánico acuoso (AORFB) sólida.
El centro de investigación vasco CIC energiGUNE, que ha liderado este proyecto, celebró los días 16 y 17 de mayo en Vitoria-Gasteiz el segundo y último seminario de la iniciativa bajo el título ‘Baterías de flujo, acercando la tecnología al mercado’. Más de 70 participantes, de 10 países diferentes de la UE, participaron en este encuentro en el que se analizó la contribución de la tecnología de flujo redox a la descarbonización de la economía, a través del almacenamiento de energía renovable, y el futuro de las baterías de flujo redox.
El seminario mostró casos de uso de las baterías redox de la mano de actores industriales relevantes en el ámbito del almacenamiento de energía estacionaria, así como de desarrolladores de materiales y baterías. Asimismo, permitió acceder a las nuevas tendencias de mercado, junto a una visión científica de los componentes clave de las baterías, y se perfilaron ideas sobre la nueva regulación de las baterías.
El consorcio Higreew, liderado por CIC energiGUNE, está formado por diez entidades referentes en materiales, sistemas de almacenamiento y energías renovables: Gamesa Electric, Universidad Autónoma de Madrid y Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation and Technology (de España); Centre National de la Recherche Scientifique (Francia); C-Tech Innovation Ltd (Reino Unido); University of West Bohemia New Technologies – Research Centre y Pinflow Energy Storage (República Checa); Uniresearch (Países Bajos); y Fraunhofer Institute for Chemical Technology (Alemania). El proyecto contó con una financiación de 3,7 millones de euros del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea.
Baterías más sostenibles, competitivas y asequibles
El objetivo del proyecto europeo Higreew (Baterías de flujo redox verdes asequibles y de alto rendimiento) ha sido el desarrollo de un nuevo electrolito orgánico de base acuosa y de bajo coste para obtener baterías más sostenibles, competitivas, asequibles y de mayores prestaciones que permitan sustituir materiales como el vanadio, el más utilizado en la actualidad, un material tóxico y difícil de obtener en Europa.
Este tipo de baterías de flujo redox se postulan como una alternativa factible ya que, al contrario que las baterías de vanadio, se basan en elementos abundantes y de fácil acceso y, además, con bajo impacto ambiental.
Desarrollo de materiales y nuevos diseños
Durante el desarrollo del proyecto, que ha tenido tres años de duración, destacan los hitos alcanzados en desarrollo de materiales, como los nuevos compuestos orgánicos que permiten baterías de alto voltaje 1.3-1.5V, y membranas más selectivas, que destacan por procesados de bajo coste, lo cual se traduce en incrementos de potencia superiores al 10% y sistemas de mayor durabilidad y menor coste.
Gracias al desarrollo de diferentes generaciones de materiales, se ha conseguido integrar las primeras generaciones de éstos en un prototipo de 5 kW, mientras se sigue trabajando en el procesado y escalado de las últimas generaciones de materiales.
En lo que respecta al diseño, destaca la creación de nuevos diseños de celdas y stacks, y, sobre todo, la construcción de un prototipo completamente funcional basado en una química alternativa. Este prototipo cuenta con un control de sistema adaptado a los nuevos electrolitos que permitirá un incremento en la eficiencia de operación de la batería, tal y como se está testeando actualmente en un entorno real.
Como resultado adicional del proyecto, CIC energiGUNE ha empezado el desarrollo de una nueva generación de electrolitos basados puramente en materiales orgánicos, lo que permitirá competir en prestaciones con el electrolito de vanadio (>1.25 V) a la par que disminuir los costes de electrolito (<50 euros/kWh), que actualmente representa el principal coste en estos sistemas (>150 euros/kWh).
En los tres años de desarrollo del proyecto, el consorcio Higreew ha conseguido llevar el concepto de materiales activos orgánicos del laboratorio al prototipo de batería, un paso más cerca de llevar la tecnología al mercado.