Energy Storage

CIDETEC Energy Storage ha tenido un papel destacado en dos eventos estratégicos sobre baterías celebrados durante el mes de enero en Bruselas bajo los auspicios de la Comisión Europea.

Los sectores energético y del transporte juegan un rol crucial en la economía de la zona euro. Por otra parte, son responsables de casi tres cuartas partes de las emisiones de gases de efecto invernadero. Por ello es fundamental tomar medidas para acelerar la transición hacia un sistema de transporte de bajas emisiones, sostenible y generador de riqueza. En ese contexto, las baterías están llamadas a desempeñar un papel destacado de cara a la electrificación del transporte y una gestión energética más eficiente.

La Comisión Europea ha lanzado la iniciativa “Battery Alliance” para estimular el desarrollo de un ecosistema competitivo del sector de las baterías en Europa y facilitar el establecimiento de capacidades de fabricación en Europa. Esta iniciativa eventualmente permitirá disminuir la dependencia tecnológica de otras zonas, creando conocimiento, empleo y riqueza localmente.

La componente de investigación y desarrollo va a tener un papel fundamental en esta estrategia. Con el fin de estimular la discusión hacia el establecimiento de las prioridades tecnológicas hacia las que deben dirigirse los esfuerzos, la Comisión Europea, a través de su Dirección General de Investigación e Innovación, organizó el “EuropeanBatteryCell R&I Workshop” los días 11 y 12 de enero de 2018. Este evento contó con una presencia masiva de los principales agentes tecnológicos, industriales y políticos a nivel de la Comisión Europea, contabilizándose más de 250 participantes.

En reconocimiento a su trayectoria y capacidades, CIDETEC Energy Storage fue invitado a participar activamente en este workshop con una presencia destacada. En la primera jornada, CIDETEC fue una de las tres organizaciones europeas de investigación y desarrollo seleccionas para sentar las bases de la discusión técnica, mediante una ponencia plenaria.

El Dr. Oscar Miguel Crespo, Director de CIDETEC Energy Storage, recibió el encargo de presentar y reivindicar la importancia de las plantas piloto en la cadena de valor del proceso de investigación en nuevas tecnologías de baterías, así como de lanzar la iniciativa de establecer una red europea que coordine las diferentes iniciativas que se están desarrollando en ese ámbito.

La segunda jornada se organizó en formato de sesiones paralelas de discusión, y el Dr. Oscar Miguel fue encargado en esta ocasión de moderar la sesión en la misma temática, que también contó con la presencia de Idoia Urdampilleta, Responsable de la Unidad de Materiales para Energía, y responsable técnica de la planta piloto de baterías de CIDETEC Energy Storage.

Con anterioridad a este evento, hubo un workshop previo también organizado por la Comisión Europea, en este caso a través de la DG Connect, con un objetivo a más largo plazo, de cara a lanzar una iniciativa tipo “Flagship” para investigar en las tecnologías de baterías que deben suceder a las actuales. En este evento, más selectivo y con asistencia bajo invitación directa, también contó con la participación de CIDETEC Energy Storage a través del Dr. Miguel.

El proyecto MARS-EV (Materiales para baterías de alta resistencia al envejecimiento para el vehículo eléctrico) ha celebrado su reunión final de cierre en CIDETEC con un seminario interno los días 28 y 29 de septiembre de 2017.

MARS-EV ha sido un proyecto colaborativo de cuatro años en el marco de la iniciativa europea Green Cars –antecesora de la actual Green Vehicles-. Bajo la coordinación de CIDETEC, un total de dieciséis socios industriales y tecnológicos europeos han trabajado de manera coordinada para desarrollar una serie de tecnologías que mejoren la durabilidad y densidad de energía de las baterías de ion litio.

Para que el vehículo eléctrico resulte atractivo para el usuario es necesario ofrecer una autonomía suficientemente amplia, además de una cierta capacidad de recarga rápida. Para ello es necesario desarrollar tecnologías –no sólo de materiales- que mejoren la densidad de energía y la aceptación de carga a elevadas intensidades. En este sentido, una adecuada durabilidad de las baterías es clave sobre todo ante la expectativa de un cierto número de cargas rápidas durante su vida útil.

MARS-EV ha actuado sobre esos objetivos a varios niveles. Se han desarrollado materiales de electrodo de alta densidad de energía y nuevos electrolitos con un ciclo de vida mejorado, síntesis y escalado sostenible y prototipado hasta nivel de celda para validación de resultados. Además, se ha realizado una modelización de los procesos de envejecimiento a nivel de electrodo, celda y sistema. Como resultado, el proyecto ha cumplido con todos sus objetivos y se han generado diversos resultados de interés científico y aplicación industrial directa.

Entre los materiales desarrollados cabe destacar óxidos catódicos de Ni, Mn y Co (NCM) con alto contenido en níquel y fosfatos de cobalto, en ambos casos con un recubrimiento protector a nivel de partícula. Por lo que se refiere al ánodo, se ha trabajado en materiales de alta capacidad basados en nanotubos de carbono modificados con silicio nanométrico. La síntesis de estos materiales se ha escalado a planta piloto y se ha depositado una patente, con tres más en estudio a fecha de finalización oficial del proyecto.

Con los materiales más prometedores se han fabricado electrodos mediante técnicas basadas en suspensiones acuosas, y por tanto medioambientalmente compatibles, y se han realizado diversos prototipos que han demostrado durabilidades de hasta 4000 ciclos de descarga en condiciones aceleradas –descargas profundas entre 0 y 100% de la capacidad nominal-.

Dado que los ensayos de ciclado de celdas de alta durabilidad son largos y el alcance temporal del proyecto limitado, los socios implicados han acordado continuar con dichos ensayos tras el cierre formal de MARS-EV con cargo a recursos propios.

Otros resultados que pueden tener su continuidad en el futuro próximo son el desarrollo de modelos avanzados de envejecimiento eléctrico y térmico para estimar la vida útil de las baterías desarrolladas, así como las estrategias de reciclado y reutilización de los materiales –economía circular-.

En conclusión, la cooperación científica y tecnológica en el marco del consorcio MARS-EV ha posibilitado cubrir toda la cadena de valor desde el diseño, síntesis y procesado de materiales hasta la investigación tecnológica y técnicas de fabricación de celda. Como resultado inmediato se han publicado más de veinte artículos científicos en revistas de alto impacto, con una patente depositada y tres más en estudio, lo que demuestra el compromiso de los socios industriales de MARS-EV y las posibilidades de explotación que se abren como consecuencia de este proyecto.

Más info:

www.mars-ev.eu

Lanzamiento del proyecto iModBatt

iModBatt (Concepto de battery pack modular de alta densidad de energía para electromovilidad y otras aplicaciones) es el nuevo proyecto coordinado por CIDETEC Energy Storage que celebró su reunión de lanzamiento los pasados días 10 y 11 de octubre en las instalaciones del centro tecnológico del Parque Tecnológico de Gipuzkoa en Donostia-San Sebastián.

iModBatt reune a un total de 15 socios industriales y tecnológicos de seis nacionalidades diferentes.

El objetivo de iModBatt es el diseño y fabricación, con el mínimo impacto medioambiental, de un concepto de battery pack modular y flexible que permitirá su adaptación a usos tanto estacionarios como para vehículos sin emisiones.

Este battery pack tendrá un diseño adecuado para facilitar un ensamblaje industrial automatizado y a la vez permitir un fácil desmontaje con un triple propósito: facilitar su adaptación a nuevos usos tras una primera vida útil, facilitar las operaciones de mantenimiento y reemplazo de componentes y, finalmente, un reciclado eficiente.

CIDETEC actuará como Coordinador del proyecto y además será el responsable de las actividades de diseminación y explotación de resultados. Por lo que se refiere a tareas técnicas, CIDETEC liderará la actividad de selección de química y celda comercial –requisito de la convocatoria- más apropiada para las especificaciones que se definan y realizará el dimensionamiento del battery pack. Para ello se acometerán tareas de caracterización, modelización y simulación.

Como colofón a la jornada de lanzamiento del proyecto, los socios participantes fueron invitados a visitar las nuevas instalaciones de CIDETEC Energy Storage, incluyendo la planta piloto de fabricación de baterías, así como los laboratorios de testeo, entre otros.

iModBat recibió la máxima calificación posible de 15 puntos sobre 15 durante el proceso de evaluación de la propuesta.

La estrategia de CIDETEC para el desarrollo de tecnologías avanzadas de baterías eléctricas acaba de recibir el sólido respaldo de la Comisión Europea con la financiación de diversos programas de investigación y desarrollo de baterías para el vehículo eléctrico.

Estos proyectos vienen a reforzar tres de las principales líneas de actuación del Centro en el ámbito del almacenamiento de energía, como son la fabricación de baterías, la ingeniería de sistemas y el modelado.

El primero de los proyectos tiene que ver con el desarrollo y puesta a punto de nuevas tecnologías de fabricación de la siguiente generación de baterías de litio con electrolito sólido. El consorcio constituido para llevarlo a cabo está compuesto por un total de 13 entidades internacionales, incluyendo ocho empresas punteras en fabricación de materiales, maquinaria e ingeniería. En este caso CIDETEC aportará su experiencia en la fabricación semiindustrial de electrodos, así como en el diseño y fabricación de prototipos finales.

El segundo proyecto tiene por objetivo desarrollar un nuevo concepto de batería modular y flexible, capaz de ser adaptada a diferentes configuraciones de vehículo eléctrico. Actuando como líder, CIDETEC coordinará la actividad de un total de 14 socios europeos de los que 9 son empresas del ámbito de las baterías, ingeniería de producto e integración en vehículos. Hay que destacar que el proyecto ha recibido la máxima puntuación posible en la evaluación realizada por expertos independientes, conforme al procedimiento habitual de la Comisión Europea.

El tercer proyecto está formado por un consorcio de 11 empresas y 5 entidades de investigación y tiene por objeto desarrollar un concepto de desarrollo virtual de producto para el vehículo eléctrico, evitando la fragmentación actualmente existente a la hora de modelizar sus diferentes componentes. CIDETEC trabajará aportando su visión y experiencia en la parte del diseño virtual de baterías, entre otros aspectos.

A estos tres nuevos proyectos, que tendrán su lanzamiento el próximo otoño y se desarrollarán en los próximos cuatro años, se suma otro proyecto singular lanzado este mismo año con la Agencia Espacial Europea (ESA), donde se va a poner a punto y validar una nueva familia de materiales avanzados para baterías de ion litio específicamente diseñadas para el sector aeroespacial, y que viene a poner en valor las sinergias existentes entre diferentes campos de aplicación tan dispares como el vehículo eléctrico y los satélites espaciales, en lo que se refiere a las tecnologías de almacenamiento de energía.

En total estos nuevos proyectos representan una inyección financiera adicional de un millón y medio de euros que hacen más accesible el logro de los objetivos estratégicos de CIDETEC, que pasan por consolidar a la entidad como un referente global en el desarrollo y transferencia de tecnología de baterías avanzadas. Se trata además de una estrategia coherente con el objetivo de las instituciones de Gipuzkoa de convertir el territorio en un polo de desarrollo internacional de una tecnología que todos los expertos consideran clave para el futuro. En este sentido, hay que recordar que La Diputación Foral de Gipuzkoa y CIDETEC firmaron a principios de este año un acuerdo para impulsar la investigación y desarrollo en almacenamiento eléctrico.

Más allá del impulso institucional, también la gran empresa identifica a CIDETEC como el agente de referencia en investigación sobre almacenamiento de energía, una posición que el pasado año recibió el respaldo de la corporación REPSOL mediante la firma de un acuerdo de alianza con CIDETEC con el objetivo de abordar conjuntamente una ambiciosa estrategia de desarrollo de nuevas tecnologías de baterías que permitan dar solución a los retos actuales de las baterías. Otro hito destacable en la actividad del Centro en este ámbito en los últimos años ha sido el desarrollo para IRIZAR S.Coop. de los battery packs que propulsarán los autobuses que la compañía fabricará en su nueva planta de producción.

Estos logros son fruto del impulso imprimido por CIDETEC a su actividad en el área de almacenamiento de energía, materializado en un esfuerzo inversor que ha alcanzado la cifra de 6 millones de € en los últimos 5 años. Entre las inversiones realizadas en instalaciones y equipamiento destaca la puesta en marcha de una planta piloto semiindustrial de fabricación de baterías, así como el refuerzo del laboratorio de testeo y ensayo de baterías, hasta convertirlo en uno de los más avanzados de Europa. Este esfuerzo inversor ha ido acompañado de la incorporación de 50 nuevos investigadores a la plantilla del centro en los últimos dos años.

El Almacenamiento de Energía está llamado a desempeñar un papel fundamental en la transición energética hacia un modelo económico sostenible, transición que se canaliza  a través de dos ámbitos principales. Por un lado el del transporte, donde se está consolidando una imparable tendencia hacia la electromovilidad en la que las baterías son clave. Por otro el de las redes eléctricas, donde el almacenamiento eléctrico es imprescindible de cara a la óptima gestión de las energías renovables, así como en la mejora la eficiencia en la distribución y uso de la energía.

En este sentido es necesario formar a los nuevos científicos y tecnólogos en las últimas tendencias en almacenamiento de energía, y en particular en las tecnologías de baterías más avanzadas.

Consciente de la importancia de la formación avanzada, CIDETEC ha participado activamente en dos workshops internacionales en esta línea, como parte de los programas de difusión y formación de proyectos europeos de baterías de los que CIDETEC es socio.

El primero de ellos tuvo lugar el pasado 23 de junio en Ulm, Alemania, acogido por el  Education and Training Centre for Innovative Energy Technologies (WBZU). Allí se celebró el “Zinc based batteries Early Stage Researchers Seminar” organizado por el consorcio europeo del proyecto ZAS que tiene por objetivo desarrollar la tecnología de baterías de cinc recargables de bajo coste hasta nivel de prototipo. CIDETEC, como coordinador científico-tecnológico del proyecto, estuvo implicado en la organización del seminario y también en el programa, con una interesante ponencia de nuestra compañera Aroa Ramos.

Por otra parte, el reciente 27 de junio tuvo lugar el “Energy materials for Lithium ion batteries Seminar for students and researchers” en Turín. Este seminario estuvo organizado conjuntamente por los dos consorcios de los proyectos europeos MARS-EV y eCAIMAN, ambos de baterías avanzadas de lition ion, estando el primero de ellos coordinado por CIDETEC, que también está presente en el segundo como participante. En este caso fue nuestra compañera Iratxe de Meatza quien tuvo ocasión de dar una ponencia sobre conceptos constructivos y de fabricación de baterías de litio ion con materiales avanzados.