El almacenamiento de energía juega, indudablemente, un papel fundamental en el proceso de descarbonización total de la economía global que se espera tendrá lugar en las próximas décadas.

Y es que la transición energética hacia una generación renovable y sostenible supondrá la solución para reducir las emisiones de gases invernadero y alcanzar, así, el objetivo de la Comisión Europea de convertirse en la primera economía descarbonizada del mundo.

Es por esto que el almacenamiento de energía se convierte en indispensable, ya que flexibiliza la intermitencia a la que están sujetos los sistemas de generación de energía verde pudiendo liberar energía cuando la demanda es alta y almacenarla cuando ésta es menor.

Pero, ¿cómo almacenamos energía?

La solución pasa por transformar la energía eléctrica en otras formas de energía que sean almacenables. De hecho, existen numerosas tecnologías que permiten transformar y almacenar esa energía de manera eficiente:

En el caso del hidrógeno, la Comisión Europea acaba de lanzar la que se ha denominado Estrategia europea para el Hidrógeno; apuesta clave para descarbonizar el transporte, la edificación y la industria, entre otros sectores, con una hoja de ruta que lleve a una situación de emisiones cero en 2050.

Por su parte, el sector de las baterías ha visto cómo el Plan estratégico de la Comisión Europea ha dado lugar al desarrollo de algunas iniciativas relevantes como BatteRIes Europe y sus derivados Batteries 2030+ (con una hoja de ruta a largo plazo) u Horizon 2020 (con objetivos a medio plazo), este último con 4 proyectos de CIC energiGUNE aprobados en el último año: SAFELiMOVE, HIGREEW, COFBAT, y 3beLIEVe. Estas iniciativas contribuirán a consolidar Europa como uno de los líderes mundiales en el sector de las baterías, favoreciendo un tejido industrial que puede alcanzar los 250.000 millones de euros en el año 2025.

Baterías de litio-ion

En este contexto de apuesta por el almacenamiento electroquímico, existe una preponderancia clara hacia las baterías de litio-ion.

El litio, a pesar de tratarse de uno de los elementos más pequeños de la tabla periódica, cuenta con un elevado potencial electroquímico y es capaz de acumular grandes cantidades de energía de manera muy eficiente. Además, este tipo de baterías disponen de un reducido peso, lo cual las convierte en idóneas para la movilidad, como es el caso del vehículo eléctrico.

Gran parte de la popularidad de las baterías de litio vino dada por la expansión, a partir de los años 90, del mercado de los dispositivos electrónicos (ordenadores portátiles, teléfonos móviles…). Más aún, en los últimos años debido a su uso en el sector de la automoción eléctrica.

Y aunque existen algunos retos aún que afrontar en térmicos de seguridad, coste y vida útil, se considera que las baterías de litio seguirán siendo una tecnología de referencia, al menos, hasta el año 2030.

De hecho, la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos) prevé un desarrollo de las baterías de litio que se clasifica en 4 fases: 

  • Fase 1: Consolidación de las baterías actuales hasta el año 2025
  • Fase 2: Penetración de la nueva generación de baterías híbridas, por ejemplo, combinando el actual ion-litio con nuevas nuevas tecnologías recargables, como el (dos de las líneas de investigación en las que ya trabajamos en CIC energiGUNE) como vía para abaratar costes y desarrollar soluciones competitivas en algunas aplicaciones.
  • Fase 3: Desarrollo de lo que se conoce como litio-avanzado (advanced lithium), donde los electrolitos sólidos irán adquiriendo más relevancia.
  • Fase 4: Inicio de la fase más allá del litio (beyond-lithium o post-Li).

Esta última fase que se estima que se corresponderá con la década de 2030; una etapa desafiante a la par que apasionante, donde no existirá una sola tecnología que englobe todas las aplicaciones a tenor de los distintos retos que tiene cada una de ellas (coste, seguridad, vida útil, densidad energética…). En su lugar se dará paso a la coexistencia de diferentes tecnologías como metal-aire, litio-azufre, flujo redox… que, a su vez, se especialicen en diferentes segmentos del almacenamiento: estacionario, movilidad, portabilidad…

Y a pesar de que el litio ha venido para quedarse, la gran demanda de esta materia prima que se estima que requerirán las numerosas aplicaciones existentes, hacen que se abran nuevas corrientes de investigación como el sodio-ion.

Baterías de sodio-ion y baterías de estado sólido

Es por eso que en CIC energiGUNE estamos centrando nuestros esfuerzos en el desarrollo de investigaciones relacionadas con las baterías de sodio-ion.

De hecho, la abundancia del sodio en la naturaleza (es el sexto elemento más abundante lo cual reduce su coste) y su similitud con la química del ion-litio, lo convierten en un firme candidato para desbancar a éste último.

Pero si, además, se combina este tipo de baterías con las ventajas de un electrolito sólido, se obtiene una batería más segura (sin los riesgos que un electrolito líquido inflamable) y de menor coste que las de litio-ion.

Por su parte, en términos de densidad energética, las baterías de litio continúan superando a las de sodio-ion (aunque en CIC energiGUNE ya se está trabajando en mejorar en este aspecto), por lo que, en la actualidad, las baterías de litio en estado sólido están consideradas el futuro de los sistemas de almacenamiento de energía para el vehículo eléctrico.

Almacenamiento de energía térmica

A pesar de todo el potencial del almacenamiento electroquímico, no podemos hablar de transición energética sin hacer hincapié en aquellos que son los mayores consumidores energéticos; es decir, la industria, con alrededor del 35% del consumo total.

Es aquí donde cobra importancia el almacenamiento térmico.

Este sector, en plena eclosión, permite no solo optimizar la producción de una energía limpia y sostenible en centrales de concentración solar (área donde SENER es líder del mercado), sino también aprovechar el calor residual en procesos industriales.

Es por eso, que la Comisión Europea ha promovido numerosos proyectos que pretenden mejorar la eficiencia de la gestión del calor en industrias como la acería, la vidriera o la cementera.

Uno de ellos, es el proyecto europeo REslag del programa Horizon 2020, liderado por CIC energiGUNE. Gracias a él se ha implantado un prototipo demostrado con un sistema de almacenamiento térmico que permite

Pero además, con el fin de poder combatir los principales problemas derivados de una gestión térmica deficiente de los procesos industriales (especialmente la reducción de las prestaciones técnicas y la vida útil de los productos), CIC energiGUNE ha creado Thermlab; una infraestructura avanzada en análisis y testeo térmico que permite que las empresas puedan mejorar la competitividad de sus productos y servicios implantando nuevos conceptos innovadores de gestión térmica, de una forma segura y en un entorno facilitador.

El futuro en manos de la investigación

Si bien queda claro que el uso de energías renovables va unido irremediablemente a un sistema de almacenamiento de la energía, aún queda un amplio margen de mejora para conseguir el sistema más adecuado en cada escenario.

Por esa misma razón cobra tanta relevancia la investigación en los diferentes tipos de almacenamiento de energía, ya que es el único camino para conseguir la ansiada descarbonización total y ganar la batalla, así, a la crisis del cambio climático.