En nuestro afán por contribuir a la transición energética mundial en curso, en CIC energiGUNE lideramos la investigación de nuevos materiales para su integración en sistemas de almacenamiento de energía para aplicaciones estacionarias a través del proyecto CICe2020 de la convocatoria Elkartek.

El proyecto enmarca su actividad en la transformación del sector eléctrico y en la mejora de la eficiencia del uso de la energía. Para ello, se trabaja en la generación de nuevos materiales que superen el estado del arte de las actuales tecnologías de almacenamiento de energía electroquímico y almacenamiento térmico aplicadas concretamente en dos ejes: baterías alternativas al litio-ion para almacenamiento estacionario y tecnologías de almacenamiento térmico aplicado a las bombas de calor.

Tecnologías de almacenamiento electroquímico estacionario más allá del litio-ion

Como bien sabemos, el almacenamiento de energía mediante baterías se considera clave para el desarrollo de las redes eléctricas del futuro. El uso de baterías permite desacoplar la generación de consumo de energía eléctrica, siendo fundamental para la integración en red con energías renovables, así como para brindar a la red de mayor fiabilidad, autonomía, estabilidad y menor coste.

Sin duda las baterías de Litio-ion son hoy la tecnología dominante en el mercado debido a la espectacular reducción de coste que han tenido en los últimos años. Sin embargo, esta tecnología tiene aún algunos retos tecnológicos y económicos que superar para cubrir todas las necesidades de almacenamiento de la red.

Es por eso que, en CIC energiGUNE, investigamos tecnologías alternativas al litio-ion para poder atender la demanda del sector estacionario.

Concretamente, en el proyecto CICe2020 se trabaja sobre tres líneas de investigación aplicadas al sector estacionario: materiales y comportamientos de las baterías de sodio, desarrollo de materiales para las baterías de metal-aire y la investigación sobre una nueva generación de baterías de flujo-redox basadas en un electrolito orgánico acuoso.

La investigación sobre las baterías de sodio-ion que se está llevando a cabo se centra en el desarrollo de materiales que mejoren el rendimiento electroquímico de este tipo de baterías, y en el control y optimización del procesado y prototipado celdas de dichos materiales que, aún hoy, siguen presentando importantes retos.

En cuanto a la línea de investigación centrada en el desarrollo de las baterías de metal-aire (M-O2), desde CIC energiGUNE, hemos llevado a cabo la investigación de materiales, así como la optimización de los diferentes componentes de este tipo de baterías (cátodo, electrolito y protección anódica).

La tercera línea de investigación dentro del eje de las tecnologías de almacenamiento electroquímico estacionario se corresponde con el desarrollo de una nueva generación de baterías de flujo basadas en electrolito orgánico acuoso.

El objetivo científico que se persigue es la investigación en el desarrollo de materiales y en la optimización de su comportamiento electroquímico y estabilidad frente al ciclado que permitan obtener una tecnología de batería de flujo alternativa a la de Vanadio, y, además, que ofrezca auténticas garantías para dimensionar un sistema de almacenamiento estacionario a gran escala basado en esta tecnología.

El electrolito orgánico diseñado ad-hoc por CIC energiGUNE, permite trabajar en una ventana de potencial deseable, a la vez que aumenta su estabilidad y solubilidad y, por tanto, la densidad energética de la batería, siendo un medio soporte acuoso no agresivo y medioambientalmente respetuoso, que mejora las prestaciones y durabilidad del resto de los componentes de celda (membrana y electrodo).

Tecnologías de almacenamiento térmico para la mejora de las bombas de calor

Los sectores de generación de electricidad y de generación de calor y frío juegan un papel relevante en la transformación hacia una economía de bajo carbono.

El uso de bombas de calor combinadas con el almacenamiento de energía térmica está internacionalmente reconocido como la mejor tecnología para conectar de forma eficiente ambos sectores. Se trata de una tecnología clave para la descarbonización del sector de la calefacción, además de que contribuye al desarrollo de soluciones de bajo coste alternativas al uso de fuentes fósiles y favorece el uso de las fuentes de energía limpias.

En línea con el eje de las tecnologías de almacenamiento térmico dentro del proyecto CICe2020, se ha llevado a cabo la investigación de la nueva generación de materiales de cambio de fase sólido-sólido para almacenamiento térmico.

Esta línea de trabajo pretende contribuir al desarrollo futuro de nuevos sistemas de almacenamiento térmico para bombas de calor domésticas o industriales que permitan avanzar en la electrificación del calor.

La investigación desarrollada posibilitará reducir drásticamente el volumen de los tanques de almacenamiento y/o los costes de inversión de éstos.

Colaboración:

El Elkartek CICe2020 cuenta con el liderazgo de CIC energiGUNE como centro de referencia en almacenamiento de energía, y con la participación de otros centros de BRTA como Tecnalia, Tekniker, Ikerlan y Cidetec, las universidades UPV/EHU y MU-EPS y el centro BERC Polymat.