El prometedor futuro del almacenamiento de energía: 7 proyectos de investigación en curso que debe conocer

Una de nuestras recomendaciones para fomentar la proliferación de prosumidores de energía destacó la importancia de la tecnología de almacenamiento de energía eficiente para la sostenibilidad de las redes eléctricas descentralizadas y, en consecuencia, de las energías renovables.

Para mejorar la situación actual de los sistemas de almacenamiento existentes, es necesario realizar los estudios pertinentes, especialmente sobre la reinvención y modificación de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS). Los BESS, en los últimos años, han demostrado ser idealmente compatibles con los sistemas de redes inteligentes. 

Lo que esto significa para el futuro de la sostenibilidad energética y los objetivos de neutralidad climática de la UE es que las baterías de almacenamiento son sacrosantas por su accesibilidad y asequibilidad. En este post, analizamos algunos de los proyectos de investigación en curso sobre el almacenamiento de energía:

1. BAT4EVER

Durante las continuas secuencias de carga y descarga, las baterías experimentan microdaños y pérdida de material. Este hecho es una certeza, y la única forma posible de mantener las baterías a pesar de este defecto es hacer que las baterías se curen solas. Hacer que esto sea posible es el objetivo de BAT4EVER.

El programa de investigación sobre el almacenamiento de energía, que es uno de los seis proyectos de investigación de Battery 2030+, se puso en marcha y está coordinado por la Vrije Universiteit Brussel (VUB), en Bélgica, para inventar baterías de altísimo rendimiento, aportar tecnologías rompedoras al ecosistema europeo de las baterías y fomentar el futuro liderazgo europeo en los mercados actuales y las aplicaciones emergentes. 

BAT4EVER Hasta ahora

El programa de investigación sobre el almacenamiento de energía se puso en marcha en septiembre de 2020 y está previsto que concluya en agosto de 2023. Hasta ahora, se han conseguido los siguientes logros notables:

• Los líquidos iónicos se han incluido con éxito en los geles iónicos con capacidad de autocuración.
• Se han hecho producibles los electrodos catódicos con material de cubierta. 
• Se han optimizado los polímeros para los ánodos autorregenerables y se han realizado las primeras pruebas electroquímicas en células arbitrarias.

En la actualidad, se han fabricado electrodos catódicos con material de revestimiento que deben ser optimizados. Los procesos de optimización y escalado siguen en marcha.

Las baterías de almacenamiento que pueden repararse a sí mismas son una de las principales necesidades del ecosistema energético en este momento, y esta posibilidad depende del éxito de esta investigación.

2. Programa de aceleración del genoma-materiales de la interfaz de la batería (BIG-MAP)

BIG-MAP, otro proyecto de investigación sobre el almacenamiento de energía Battery 2030+, fue iniciado y supervisado por la Danmarks Tekniske Universitet DTU, de Dinamarca, para introducir métodos innovadores de seguimiento rápido y mejorar el descubrimiento y la invención de baterías utilizando la Inteligencia Artificial (IA). En resumen, la investigación pretende ayudar a aumentar diez veces la producción de las de alto rendimiento.

El objetivo principal de BIG-MAP es crear un laboratorio autónomo que pueda diseñar y sintetizar nuevas y mejores interfaces y materiales para baterías.

BIG-MAP hasta ahora

Dos años después del inicio del proyecto de investigación sobre el almacenamiento de energía, se han identificado los objetivos específicos necesarios para alcanzar la meta:

• Desarrollo de los modelos científicos y tecnológicos para el descubrimiento rápido de baterías. 
• Ejecución de iniciativas para garantizar un buen uso de los datos del proyecto en toda la cadena de valor del descubrimiento de baterías. 
• Llegar a la comunidad de baterías en toda la cadena de valor de las baterías para acelerar el desarrollo de las mismas en la UE.

Se ha desarrollado un modelo, FullProfApp, para impulsar el primer objetivo. Al final de la investigación, el mundo habrá recibido una forma innovadora de acelerar la proliferación de baterías de almacenamiento mejoradas. 

3. ESCONDIDO

El tercer proyecto de investigación sobre el almacenamiento de energía Battery 2030+, HIDDEN, al igual que BAT4EVER, fue conceptualizado y está siendo supervisado por el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, para desarrollar procesos de autocuración para las baterías. 

Además, Hidden pretende superar el grado de aumento de la densidad de las baterías de iones de litio en un 50% en las baterías de metal de litio. Las baterías con densidades más altas tienen un tiempo de funcionamiento más largo que las que tienen densidades más bajas. La implicación de estos objetivos es la producción de baterías autorregenerables de pequeño tamaño que puedan funcionar durante mucho tiempo.

Hasta ahora, HIDDEN

El44% de las emisiones de carbono de Europa proceden del transporte, de las cuales el 27% son de los coches. Con las baterías de iones de litio en los coches, estas emisiones se reducen considerablemente. Sin embargo, las baterías de iones de litio sufren el crecimiento de dendritas, lo que perjudica su vida útil. HIDDEN pretende resolver este problema reduciendo el crecimiento de dendritas con el modelo que ha desarrollado. 

4. INSTABAT

INSTABAT es una investigación en curso sobre el almacenamiento de energía que está siendo supervisada por la Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas de Francia. Se puso en marcha para desarrollar técnicas que ayuden a monitorizar los parámetros clave de una célula de batería de iones de litio; desarrollar estados de carga, salud, potencia, energía e indicadores de seguridad más precisos.

INSTABAT espera conseguirlo mediante el desarrollo de tecnologías y funcionalidades de detección inteligentes que se integren en una célula de batería y puedan leer e informar de parámetros como la temperatura, el flujo de calor, la presión, la tensión, la concentración y distribución de litio, la concentración y distribución de CO2, la impedancia absoluta y la polarización. 

Al final de esta investigación, los propietarios de baterías de almacenamiento habrán podido supervisar eficazmente los estados de sus baterías para poder tomar las medidas pertinentes para corregir lo rectificable. Además, esta investigación también contribuye a optimizar la vida útil y el rendimiento de las baterías, ya que ayuda a los propietarios de las mismas a prevenir posibles fallos.

5. SENSIBAT

SENSIBAT, creado por el Centro de Investigación Tecnológica Ikerlan (España), comparte un objetivo común con INSTABAT. Además de construir tecnologías de detección para monitorizar los estados de las celdas de las baterías de iones de litio, la investigación sobre el almacenamiento de energía también pretende conseguir la capacidad de autocuración de las baterías de iones de litio, estudiando la reciclabilidad de las celdas y realizando análisis de coste-beneficio de las baterías con estos sensores de monitorización. Otro objetivo importante de la investigación es integrar el sensor desarrollado en las celdas de las baterías de 1Ah y 5Ah.

El resultado de esta investigación no sólo permitirá una estrecha vigilancia y mantenimiento de las baterías de almacenamiento, sino que también implementará la capacidad de autocuración, así como la mejora del descubrimiento de materiales. 

SENSIBAT hasta ahora

SENSIBAT ha sido capaz de integrar sensores que estiman el rendimiento electroquímico de las celdas de las baterías.

Además, la producción de los sensores de nivel uno ha comenzado y se espera que haya finalizado en la primera mitad de la duración de la investigación.

6. SPARTACUS

SPARTACUS es la otra cara de la moneda de INSTABAT. Es decir, se trata de una investigación con un enfoque global para aumentar el conocimiento de la situación de las baterías y, en consecuencia, mejorar su mantenimiento. El método que aporta SPARTACUS, sin embargo, es ligeramente diferente. Los sensores que se están desarrollando en esta investigación sobre el almacenamiento de energía detectan los mecanismos de degradación y fallo justo antes de la pérdida de rendimiento. Esta función puede compararse con la señal de "batería baja" que emiten tus aparatos para que des el siguiente paso necesario. 

Lo que nos beneficiará de esta investigación son:

• Las baterías pueden funcionar durante varias vidas. 
• Sistema avanzado de gestión de la batería. 

7. Baterías asequibles de alto rendimiento Green REdox floW (HIGREEW) 

HIGREEW pretende desarrollar y validar baterías avanzadas REdox floW. La investigación, que comenzó en noviembre de 2019 y está siendo supervisada por el Centro De Investigación Cooperativa De Energías Alternativas Fundacion, Cic Energigune Fundazioa, España, espera conseguir baterías de almacenamiento basadas en un nuevo electrolito orgánico soluble en agua y de bajo coste para una alta densidad energética y longevidad. 

Objetivos de HIGREEW

• Definiciones de las especificaciones
• Optimización de materiales y componentes
• Diseño e ingeniería de la pila
• Prototipo de batería 

El éxito de esta investigación se traducirá en el desarrollo de baterías más sostenibles desde el punto de vista medioambiental, con mayores densidades de potencia y energía y con una vida útil más larga.

CONCLUSIÓN 

La investigación es la columna vertebral de la innovación. En sus variados fines y objetivos, los estudios que se comentan en este post comparten un objetivo común: la sostenibilidad de las energías renovables. Los éxitos de estos estudios dejarán un enorme impacto positivo en los objetivos de descarbonización de la UE.

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