Energia biltegiratzeko ikerketa: iraunkortasunerako giltza

Energiaren biltegiratzeak, zalantzarik gabe, funtsezko eginkizuna du ekonomia globalaren erabateko deskarbonizazio-prozesuan. Prozesu hori datozen hamarkadetan egitea espero da.

Izan ere, sorkuntza berriztagarri eta jasangarri baterako trantsizio energetikoak berotegi-gasen emisioak murrizteko irtenbidea ekarriko du, eta, horrela, Europako Batzordearen helburua lortuko da: munduko lehen ekonomia deskarbonizatua izatea.

Horregatik, energia biltegiratzea ezinbestekoa da; izan ere, energia berdea sortzeko sistemen intermitentzia malgutu egiten du, eta energia aska dezake eskaria handia denean, eta energia gutxiago dagoenean biltegiratu.

Baina, nola biltegiratzen dugu energia?

Soluzioa energia elektrikoa biltegiragarriak diren beste energia forma batzuetan eraldatzea da. Izan ere, energia hori modu eraginkorrean eraldatzeko eta biltegiratzeko aukera ematen duten teknologia ugari daude:

Energia elektrikoa, superkondentsadoreak bezala, karga elektrikoak biltzeko eta oso azkar askatzeko gai direnak, korronte elektriko oso biziak sortuz.
Energia termikoa, hala nola industria-prozesuetako biltegiratzea, eskala handiko biltegiratzea edo osagai elektriko eta elektronikoen kudeaketa termikorako biltegiratzea.
Energia mekanikoa, hala nola inertzia bolanteak edo ponpaketa hidraulikoa, non Iberdrola bezalako konpainiak munduko liderrak diren energia hidroelektrikoaren biltegiratzean.
Energia kimikoa, hidrogenoa kasu, bere eraginkortasuna hobetzeko lanean ari diren arren, azken urteotan protagonismoa izan duen biltegiratze mota da, elektrifikatzen zailak diren sektore ekonomikoak deskarbonizatzeko funtsezkoa izango baita.
Energia elektrokimikoa, baterien adibide argiarekin.

Azken bi energia-biltegiratze mota horiek – Hidrogenoa eta bateriena – Balio estrategikotzat jo ditu Europar Batasunak, ekonomia lehiakor, iraunkor eta seguru baterako trantsizioa gauzatzeko.

Hidrogenoaren kasuan, Europako Batzordeak "hidrogenoarentzako Europako estrategia" deitu dena abiarazi berri du; besteak beste, garraioa, eraikuntza eta industria deskarbonizatzeko funtsezko apustua da, 2050ean zero isurketa ekarriko dituen ibilbide-orri batekin.

Bestalde, baterien sektoreak ikusi du Europako Batzordearen Plan Estrategikoak ekimen garrantzitsu batzuk garatu dituela, hala nola BatteRIES Europe eta bere deribatuak Batteries 2030+ (epe luzerako ibilbide-orri batekin) edo Horizon 2020 (epe ertaineko helburuekin), azken horrek CIC energiGUNEko 4 proiektu onartu baititu azken urtean: SAFELiMOVE, HIGREEW, COFBAT eta 3beLIEVe. Ekimen horiek Europa baterien sektoreko munduko liderretako bat izaten lagunduko dute, 2025ean 250.000 milioi eurora irits daitekeen industria-sarea bultzatuz.

Litio-ioneko bateriak

Biltegiratze elektrokimikoaren aldeko apustuaren testuinguru horretan, litio-ioneko baterien aldeko nagusitasun argia dago.

Litioak, taula periodikoko elementurik txikienetako bat izan arren, potentzial elektrokimiko handia du eta energia-kantitate handiak oso modu eraginkorrean biltegiratzeko gai da. Gainera, horrelako bateriek pisu txikia dute, eta horrek mugikortasunerako egokiak bihurtzen ditu, ibilgailu elektrikoaren kasuan bezala.

Litiozko baterien ospearen zati handi bat 90eko hamarkadatik aurrera gailu elektronikoen merkatua (ordenagailu eramangarriak, telefono mugikorrak) hedatzeak ekarri zuen. Are gehiago, azken urteotan automozio elektrikoaren sektorean erabiltzen delako.

Eta segurtasun, kostu eta bizitza baliagarriko termiketan oraindik erronka batzuk gainditu behar badira ere, litiozko bateriek erreferentziazko teknologia izaten jarraituko dute, gutxienez 2030era arte.

Izan ere, Ekonomia Lankidetza eta Garapenerako Antolakundeak litiozko baterien garapena aurreikusten du, 4 fasetan sailkatuta:

1. fasea: egungo bateriak sendotzea 2025era arte
2. fasea: bateria hibridoen belaunaldi berria barneratzea, adibidez, egungo ion-litioa kargatzeko moduko teknologia berriekin konbinatuz, hala nola IKZ energiGUNEn lan egiten dugun ikerketa-lerroetako bi, kostuak merkatzeko eta aplikazio batzuetan irtenbide lehiakorrak garatzeko bide gisa.
3. fasea: litio-aurreratua (Advanced lithium) deritzonaren garapena, non elektrolito solidoek garrantzi handiagoa hartuko duten.
4. fasea: litioaz haraindiko fasearen hasiera (beyond-lithium edo post-Li).

Azken fase hori, kalkuluen arabera, 2030eko hamarkadarekin bat etorriko da; etapa hori desafiogilea eta aldi berean zirraragarria izango da, eta ez da teknologia bakar bat egongo, aplikazio guztiak bilduko dituena, horietako bakoitzak dituen erronken arabera (kostua, segurtasuna, balio-bizitza, energia-dentsitatea). Horren ordez, hainbat teknologia egongo dira, hala nola metal-airea, litio-sufrea, erredox fluxua, etab. aldi berean biltegiratze-segmentu desberdinetan espezializatuko direnak: geldikorra, mugikortasuna, eramangarritasuna...

Eta litioa geratzeko etorri bada ere, lehengai horren eskaera handia da, eta, uste denez, aplikazio ugariek beharko dute. Hori dela eta, ikerketa-korronte berriak ireki dira, sodio-ion-a, esaterako.

Sodio-ioneko bateriak eta egoera solidoko bateriak

Horregatik ari gara CIC energiGUNEn sodio-ioneko bateriekin lotutako ikerketak garatzen.

Izan ere, sodioaren ugaritasunak naturan (seigarren elementurik ugariena da, bere kostua murrizten duena) eta ion-litioaren kimikarekin duen antzekotasunak, azken hau kentzeko hautagai sendo bihurtzen dute.

Baina, gainera, bateria mota hori elektrolito solido baten abantailekin konbinatzen bada, bateria seguruagoa lortzen da (elektrolito likido sukoi batek baino arriskurik gabe) eta litio-ionek baino kostu txikiagokoa.

Bestalde, dentsitate energetikoari dagokionez, litiozko bateriek sodio-ionekoak gainditzen jarraitzen dute (nahiz eta CIC energiGUNEn alderdi hori hobetzeko lanean ari diren jada); beraz, gaur egun, egoera solidoan dauden litiozko bateriek ibilgailu elektrikoarentzako energia biltegiratzeko sistemen etorkizuna hartzen dute kontuan.

Energia termikoa biltegiratzea

Biltegiratze elektrokimikoaren potentziala gorabehera, ezin dugu trantsizio energetikoaz hitz egin energia-kontsumitzaile handienak direnak nabarmendu gabe; hau da, industria, kontsumo osoaren % 35 inguru.

Hemen hartzen du garrantzia biltegiratze termikoak.

Sektore honek, eklosio betean, eguzki-kontzentrazioko zentraletan (SENER merkatuko liderra den eremua) energia garbi eta jasangarriaren ekoizpena optimizatzeaz gain, prozesu industrialetako hondar-beroa aprobetxatzea ahalbidetzen du.

Horregatik, Europako Batzordeak hainbat proiektu sustatu ditu beroaren kudeaketaren eraginkortasuna hobetzeko altzairugintzan, beirategian edo zementu-fabrikan.

Horietako bat Horizon 2020 programaren Europako REslag proiektua da, CIC energiGUNE buru duena. Horri esker, frogatutako prototipo bat ezarri da, biltegiratze termikoko sistema batekin.

Baina, horrez gain, industria-prozesuen kudeaketa termiko eskasaren ondoriozko arazo nagusiei aurre egin ahal izateko (bereziki, prestazio teknikoen murrizketa eta produktuen bizitza erabilgarria), CIC energiGUNEk Thermlab sortu du; analisi eta testatze termikoan aurreratutako azpiegitura bat da, eta aukera ematen die enpresei produktuen eta zerbitzuen lehiakortasuna hobetzeko, kudeaketa termikoko kontzeptu berritzaile berriak ezarriz, modu seguruan eta ingurune errazgarrian.

Etorkizuna ikerketaren esku

Argi dago energia berriztagarrien erabilera energia biltegiratzeko sistema bati lotuta dagoela ezinbestean, baina oraindik hobetzeko tarte zabala dago egoera bakoitzean sistemarik egokiena lortzeko.

Horregatik hartzen du hainbesteko garrantzia energiaren biltegiratze mota desberdinen ikerketak, hori baita bide bakarra erabateko deskarbonizazioa lortu eta klima-aldaketaren krisiari aurre egiteko.