1º ¿Por qué es crucial la gestión térmica en las baterías de vehículos eléctricos?

La gestión térmica es uno de los pilares fundamentales para asegurar el rendimiento, la seguridad y la durabilidad de las baterías, especialmente en aplicaciones como la automoción. Las celdas electroquímicas tienen un rango de temperatura óptimo para funcionar, y desviarse de él —tanto por exceso como por defecto— puede provocar una rápida degradación o incluso riesgos de seguridad.

Sin una gestión térmica adecuada, la batería puede calentarse en exceso durante cargas rápidas o demandas de alta potencia, o enfriarse en exceso en ambientes fríos, lo que afecta tanto a la autonomía como a la eficiencia energética. En cierto modo, es como el sistema de refrigeración de un motor: invisible cuando funciona bien, pero crítico cuando falla.

2º ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento y la seguridad de las baterías?

La temperatura condiciona casi todos los parámetros de funcionamiento de una batería. Si está demasiado fría, los procesos electroquímicos se ralentizan, la resistencia interna aumenta y se reduce la capacidad disponible. Si se calienta en exceso, pueden generarse reacciones indeseadas, pérdida de electrolito, crecimiento de dendritas e incluso riesgo de fuga térmica o incendio.

Por eso, más allá del rendimiento, hablamos de un aspecto crítico en términos de seguridad. Especialmente en vehículos eléctricos, donde la batería está sometida a ciclos intensos y demandas variables, mantener una temperatura uniforme y estable en todas las celdas es vital para evitar fallos localizados y prolongar la vida útil del sistema completo.

3º ¿Qué desafíos futuros enfrenta la gestión térmica en el contexto de la movilidad eléctrica?

Uno de los grandes retos es el de diseñar soluciones de gestión térmica que sean más compactas, más eficientes energéticamente y más adaptativas. A medida que los vehículos eléctricos aumentan su densidad energética y sus prestaciones, los sistemas de refrigeración deben evolucionar para acompañarlos sin penalizar espacio ni peso.

Además, la electrificación no se limita a climas templados. Hay que diseñar baterías que funcionen igual de bien en Escandinavia que en el sur de España, con estrategias que respondan a condiciones extremas sin comprometer la integridad del sistema. Por eso, la investigación actual no solo se centra en cómo disipar calor, sino también en cómo reutilizarlo o gestionarlo activamente, integrando nuevos materiales, técnicas de aislamiento y estrategias de control térmico inteligente.

4º ¿Qué papel juegan los modelos surrogados en la mejora de los sistemas de gestión térmica?

Los modelos surrogados o modelos de orden reducido (ROM), especialmente aquellos generados mediante técnicas de machine learning, están revolucionando el diseño y la optimización térmica de sistemas de baterías. Frente a las simulaciones tradicionales (que suelen ser costosas computacionalmente y lentas de ejecutar) los modelos ROM permiten predecir el comportamiento térmico y eléctrico con una precisión muy elevada y en tiempos mucho más reducidos. Estos modelos se entrenan a partir de datos de simulación y/o experimentales y son capaces de capturar relaciones no lineales complejas entre variables eléctricas y térmicas. De esta forma, podemos predecir rápidamente cómo afectará un determinado perfil de carga al calentamiento de una celda, identificar zonas críticas o evaluar la eficacia de un sistema de refrigeración en escenarios diversos. Esto permite iterar diseños con mayor agilidad y precisión, facilitando decisiones informadas en etapas tempranas del desarrollo.

5º ¿Qué avances ha logrado CIC energiGUNE en el diseño térmico de baterías mediante modelos surrogados?

En CIC energiGUNE estamos desarrollando modelos ROM electro-térmicos que reproducen el comportamiento de celdas bajo condiciones de operación realistas, con una velocidad de cálculo cientos de veces superior a la de modelos completos. Estos modelos han sido entrenados con datasets procedentes tanto de simulaciones 3D de alta fidelidad como de campañas experimentales controladas. Gracias a este enfoque, es posible evaluar en segundos el rendimiento térmico de distintos diseños o estrategias de control, facilitando la toma de decisiones en fases de diseño conceptual o de validación virtual. Además, su bajo coste computacional los hace ideales para integrarse en plataformas de optimización, algoritmos de control predictivo o entornos de simulación en tiempo real para hardware-in-the-loop (HiL). En definitiva, estamos acercando la simulación avanzada al ritmo de desarrollo que demanda la industria.

6º ¿Cómo puede CIC energiGUNE colaborar con la industria para mejorar la gestión térmica de las baterías?

Nuestra capacidad de simulación y validación térmica nos permite ofrecer soluciones muy ajustadas a las necesidades reales de los fabricantes de baterías, vehículos o sistemas de almacenamiento. Podemos colaborar desde fases conceptuales —ayudando en el diseño de packs térmicamente eficientes— hasta en la optimización de sistemas ya existentes mediante simulaciones avanzadas y ensayos en laboratorio.

Además, trabajamos en estrategias de recuperación de calor y análisis de rendimiento bajo condiciones extremas, lo que nos permite anticipar problemas que muchas veces no se detectan hasta fases muy avanzadas. Nuestro objetivo es aportar valor con soluciones robustas, validadas y alineadas con los retos que hoy enfrenta el sector energético y de la movilidad.