Energy Storage

Urtarrilaren 17an, I-HeCoBatt proiektu europarrak abiarazpen-bilera bat egin zuen CIDETEC Energy Storage-ren Donostiako egoitzan. i-HeCoBatt-ek 3,3M €-ko aurrekontua du, eta Europako Batzordearen H2020 programak finantzatzen du, Green Vehicles programaren bitartez.

Europan CO2 isuriak nabarmen murrizteko, ibilgailu elektrikoak masan sartu beharko dira merkatuan. Hala ere, ildo horretan oztopo batzuk daude oraindik: besteak beste, kostu handia dutela, karga-denbora luze samarrak dituztela eta, oro har, erabiltzaileek espero baino autonomia txikiagoa dutela.

Erronka horiei konponbidea emateko, baterien alorreko alderdi teknologiko batzuetan aurrera egin beharko da, eta horien artean funtsezkoa da hozte-sistema, ezinbestekoa baita bateriak ezin hobeki kudeatzeko, baina kostua eta pisua goratu ohi ditu.

Testuinguru horretan, i-HeCobatte-k efizientzia energetiko handiko sistema adimenduna garatu nahi du baterien kudeaketa termikorako, kostuak txikituta eta pisua minimizatuta, une oro jarduneko puntu optimoan funtziona dezaten bateriek, baita muturreko egoera klimatikoetan ere. 

Proiektuaren partzuergoa CIDETEC Energy Storage-k koordinatzen du, eta Europako lau herrialdetako zazpi bazkide hartzen ditu barnean (Alemania, Austria, Espainia eta Frantzia). Batez ere garapen industrialera dago bideratuta, eta bost enpresak eta bi institutu teknologikok osatzen dute. Produktura begirako orientazio horren erakusgarri, aipatu behar da AUDIk partzuergoan parte hartzen duela, eta egiazko ibilgailu elektrikoetan garatuko diren hozte-sistemak probatuko dituela, horiek baliozkotzeko.

Nabarmentzekoa da partzuergoko euskal bazkideen presentzia: DATIK, IRIZAR taldeko enpresa, operazio-datuen transferentziarekin eta hozte-sistema berritzailearen urrutiko kudeaketarekin lotutako alderdiez arduratzen da, eta CIDETEC Energy Storage bera sistema-mailako modelizazio- eta simulazio-zereginen koordinatzailea eta arduraduna da.

Joan den urtarrilaren 23an eMAGIC partzuergoa bildu zen CIDETECen Donostiako egoitzan. Nazioarteko ekimen horrek magnesioan oinarritutako baterien teknologia berri baten garapenaren eta aplikazio industrialaren buruan kokatu nahi du Europa.

Gaur egun, litio-ioizko bateriak dira erreferentziazko teknologia energia biltegiratzeko aplikazio guztietan: elektromugikortasuna, elektronika eramangarria, aplikazio egonkorrak, eta beste. Teknologia bizia da, eta eboluzionatzen ari da, baina badaude kontuan hartu beharreko zenbait muga energia-dentsitateari, iraunkortasunari, kostuari edo ingurumen-inpaktuari dagokienez. Bestalde, aski ezaguna da Europak mendetasuna duela ekoizpen-gaitasun gehienak biltzen dituzten beste eskualde batzuekiko; bereziki, Asiarekiko.

Magnesioa (Mg) nahiko metal ugaria da (litioa baino 3.000 aldiz ugariagoa), eta birziklagarria eta eskuraerraza da. Magnesio-anodoak dituzten baterien abantaila da energia bolumetrikoko dentsitate handiagoa dutela, litio-ioizko bateriekin alderatuz gero (1000 Wh/l-tik gora), eta energia biltegiratzearen sektorean etorkizunerako apustu argia dira era guztietarako aplikazioetarako.

Literatura zientifikoan duela zenbait urte deskribatu ziren magnesioko bateriak, baina oraino mugatuta daude, ez dagoelako elektrolito egokirik beharrezko prestazioekin bat datorren ziklabilitatea ahalbidetzeko. Badaude beste erronka batzuk ere: esaterako, material katodiko egokienak identifikatzea eta anodoan beste metal batzuekin egindako magnesio-aleazioak erabiltzea.

CIDETEC Energy Storage-k koordinatzen du eMAGIC partzuergoa, eta magnesiozko baterien ikerketaren arloan nazioarteko aitzindari nagusiak hartzen ditu barnean. eMAGICek sei herrialdetako hamar bazkide biltzen ditu (Alemania, Danimarka, Espainia, Frantzia, Israel eta Erresuma Batua), eta balio kate osoari ematen dio estaldura: funtsezko ikerketatik industriako bideragarritasunera arte, garapen teknologikoa, prototipoa, modelatua eta beste zenbait alderdi ere barnean harturik. Proiektuaren azken helburua bikoitza da: batetik, magnesio baterien teknologia garatu nahi da, industriarako bideragarriak diren frogatu arte; bestetik, oinarriak finkatu nahi dira, mugako ezagutza sortzeko nazioarteko komunitatea ezartzeko eta, hala, Europak independentzia teknologikoa izan dezan etorkizuneko baterien teknologiaren arloan eta eremu horretan nazioarteko liderra izan dadin.

eMAGICek 6.7M €-ko aurrekontua du lau urtetarako, eta Europako Batzordearen H2020 programak finantzatzen du, FET Proactive 2018-2019 “Mikroenergiako eta energia biltegiratzeko teknologia distruptiboak” deialdiaren barruan. Hain zuzen ere, ebaluazio independenteko prozesuan gehienezko nota lortu zuen (15etik 15).

CIDETEC EnergyStorage-ekiModBatt aurkeztu zuen azaroaren 6an eta 7an Londresen egin zenInternational EV Batteries 2018: Cost-EffectiveEngineeringforHybrid and ElectricVehicles jardunaldian. Ingeniari Mekanikoen Erakundeak (IMechE, InstitutionofMechanicalEngineers) antolatu zuen ekitaldi hori.

Arlo horretan jarduten duten eragileek etorkizuneko eskakizunei (materialak lortzea, manufaktura, IE-en eta IEH-en baterien birziklapena eta bigarren bizitza) eman beharreko erantzuna nola ari diren planifikatzen ulertzea izan zen jardunaldiaren helburua. Besteak beste, IE-en irismena, bateria-multzoaren lan-gaitasuna eta baterien epe laburreko eta luzeko portaera aurresateko tresnak aztertu ziren.

Horri lotuta, Iosu Cendoya CIDETEC EnergyStorageSystems unitateko partaide eta iModBatt-en koordinatzaileak, orain arteko lanak kontuan harturik, iModBatt proiektuaren barruan “erabilera anitzeko bateria-multzo modularrari egokitzeko zelda komertzialen hautaketa bat (iModBatt)” gaiaren inguruan iaz lortutako emaitzak aurkeztu zituen:

• IE konbentzional baten (Renault Zoe) eta hirirako EIH baten (e.GO) energia-profilei eta -beharrei egokitzen zaizkien zelda komertzialak hautatzea.
• Bateria-multzo modular baten berrerabilgarritasuna eta bigarren bizitza kontuan hartuta hautatzen dira zeldak.
• Zeldak probatzeko eta hautatzeko prozesuarekin batera, bateria-multzo modularraren kontzeptua garatu da, IE konbentzionaletan erabili ondoren hirirako EIH batean berrerabili ahal izateko prozesua errazteko.

Ioi-litiozko bateria-fabrikatzaileek, ezarleek eta erabiltzaileek geroz eta garrantzi handiagoa ematen diote segurtasunari, batez ere elektromugikortasunaren sektorean dihardutenek.

Arriskuetako bat hau da: gelaxka barruan akatsen bat gertatuz gero, beroa sortzea, hau da, thermal runaway edo berotze kontrolgabea gertatzea. Prozesuak berak sortzen duen bero horrek degradazio-prozesu autoazeleratu bat eragiten du eta, azkenik, leherketa eta/edo sutea.

CIDETEC Energy Storagek denbora darama baterien segurtasunari eragiten dieten faktoreak karakterizatzen eta aztertzen (thermal runaway fenomenoa, besteak beste), eta horretarako ekipamendu espezifikoa du (segurtasun-bunkerdun kalorimetro adiabatikoa).

Thermal runaway gisako gertakarien ondorioak txikiagotzeko, funtsezkoa da  modulu edo battery packetako gelaxken arteko bero-hedapena kontrolatzea eta minimizatzea, ahalik eta gehiena isolatzearren gertakariaren ondorioak.

Lantegi tekniko bat antolatu zuen Europako Batzordeak gai garrantzitsu hori jorratzeko. Herbehereetako Petten hirian izan zen lantegia, 2018ko martxoaren 8an eta 9an.Europako eta Ipar Amerikako zenbait adituk ihartu zuten parte; besteak beste, gure lankide César Gutiérrezek, zeinak CIDETEC Energy Storageko Baterien Saiakuntza Laborategiko arduradun-karguan duen esperientziaren berri eman zuen.

Esteka honetan dago irakurgai lantegi horri buruzko azken txostena, interesgarri askoa:

https://ec.europa.eu/jrc/en/event/workshop/workshop-safer-li-ion-batteries-preventing-thermal-propagation

Hau izan da ZAS proiektu europarraren xedea: elektrizitatez karga daitezkeen zink-aire bateria sekundarioak garatzea.Maiztasun baxuko aplikazioetarako saltzen da mundu osoan teknologia horren sistema primarioa, baina sistema kargagarriak balio-bizitza mugatua du, korrosioagatik eta elektrodoen itzulgarritasun eskasagatik, batez ere.Hori dela eta, ZAS proiektuaren helburu nagusietako bat hau izan zen: material prozesagarriak, errentagarriak eta errendimendu handikoak aurkitzea ZABetarako, hurrengo belaunaldiko elektrolitoak barne direla.

Partzuergoa, SINTEF zela koordinatzaile eta CIDETEC Energy Storage zuzendaritza teknologikoan zela, Europako bost herrialde hauetako balio kate-osoko enpresa eta eragile teknologikoek osatu dute: Espainia, Norvegia, Alemania, Bulgaria eta Danimarka.Partzuergo horrek sortu zuen baterietarako eskala anitzeko modelatze-plataforma gai zen, besteak beste, materialak maila atomikoan eta molekularrean diseinatzeko, baita modulu-simulazioak eragiketa-baldintza errealetan egiteko ere.

Plataforma horri esker aurkitu ziren gelaxka mailan elektrodoen iraupen mugatuaren erantzule izan daitezkeen faktoreak, eta haien zein gelaxken diseinu optimoa identifikatu zen, faktore horiek mugatu eta, hartara, zink-aire baterien iraupena luzatzeko.

Hiru urte iraun du proiektuak; epe horretan, 6,6 milioi euroko finantziazioa jaso du partzuergoak Europako Batzordetik, H2020 programaren bitartez; bestalde, 10 artikulu plazaratu ditu aldizkari zientifikoetan; gaikuntza-tesi bat, lau doktore-tesi eta bi master-tesi gidatu ditu, lau patente aurkeztu, eta ahozko 15 aurkezpen egin eta 20 poster eraman nazioarteko zenbait konferentziatara.Horrez gain, gaiari buruzko nazioarteko bi lantegi antolatu zituen.

CIDETEC Energy Storage izan zen proiektuaren koordinatzaile teknikoa, eta zink-aire bateria kargagarrien prototipo berrietarako elektrolito aurreratuak garatu zituen, bai eta 2.000 ordu baino gehiago probatzen eduki ere.Honetarako baliatu ziren bateria horien emaitzak: energia metatzeko sistema hibrido bat simulatzeko eta, haren bidez, 500 kW-eko eguzki-instalazio bati load-shifting zerbitzua emateko, hau da, energia metatzea, asko ekoizten denean, eta sarera bideratzea gutxi sortzen denean.Sistema horren kostua % 50 jaitsi zen energia-dentsitate handiko zink-aire teknologia potentzia-dentsitate handiko teknologia batekin uztartzean.Simulazioek frogatu zutenez, ZAS proiektuaren teknologian oinarritutako sistemak aukera ematen zuen 10 ordurainoko tarteetan energia metatzeko (100 kWh) eta hornitzeko.