Industria vasca y energía: viaje al centro de la innovación aplicada a proyectos de almacenamiento

Incluso, teniendo en cuenta el creciente impacto del vehículo eléctrico, puede resultar pertinente conocer cómo determinadas innovaciones pueden condicionar una decisión final.

Y todo lo anterior, tomando como referencia el sector del almacenamiento de energía, que, al menos en el País Vasco, está creciendo de una manera muy significativa no solo en términos de producción sino también en términos de innovación.

Viajamos a Vitoria, concretamente al CIC energiGUNE, un centro de investigación referente en soluciones de energía térmica, almacenamiento en baterías e hidrógeno.

Este centro, por contextualizar, forma parte del Basque Research and Technology Alliance, el consorcio público-privado del que también participan el gobierno regional y las diputaciones forales.

Sus trabajos e investigaciones y esa colaboración con el ecosistema de la empresa y la administración ofrecen la posibilidad de una rápida puesta en marcha y transmisión a la sociedad de cada uno de los avances.

Lo mejor, tal vez, sea ofrecer algunos ejemplos de cómo se está trabajando en este sector, con el objetivo siempre de hacer más eficiente el uso de energía.

Proyecto GeroaPCM

Uno de los proyectos en los que está participando este centro es el desarrollo de un innovador sistema de climatización y circuito de producción de agua caliente (ACS) capaz de adelantarse al consumo y generación renovable. Su nombre: GeroaPCM.

Lo hace a través de algoritmos predictivos con autoaprendizaje para, a partir de ahí, poder aprovechar un innovador sistema de almacenamiento para optimizar el flujo energético y reducir el coste de la energía.

Este proyecto, que se enmarca en el programa HAZITEK de la Agencia Vasca de Desarrollo Empresarial, está liderado por la empresa Airlan y cuenta con la colaboración de las compañías Meteobit, Innotu e Ingetek, además de CIC energiGUNE como referente de investigación.

"Esta propuesta es muy ambiciosa, ya que hasta hoy no se han desarrollado soluciones similares", asegura Iker Garay, responsable de Innovación y Desarrollo en Airlan.

En este sentido, GeroaPCM reúne a agentes que cubren toda la cadena de valor del proyecto. Esto incluye la identificación de la necesidad de soluciones de climatización, la sensórica y hardware de control, el desarrollo de la algoritmia predictiva, la integración en la plataforma cloud y el desarrollo de los materiales de almacenamiento, el diseño y desarrollo de la prueba de concepto del sistema de gestión energética, la instalación y la validación en laboratorio.

La hoja de ruta del proyecto prevé su finalización en diciembre de 2023. Desde el punto de vista de la innovación, uno de los principales activos será el desarrollo de algoritmos predictivos basados en inteligencia artificial y focalizados en predicciones meteorológicas de alta precisión y producción energética de las diferentes energías renovables, utilizando como fuentes de datos la predicción de la temperatura ambiental, así como otras variables atmosféricas y de entorno, incorporando capacidad para adelantarse a las demandas.

Por último, se llevará a cabo el desarrollo de la réplica virtual del sistema interconectada en cloud para simular el comportamiento de los sistemas de climatización e integrar los algoritmos predictivos.

Y todo para aprovechar todo el potencial de las tecnologías digitales para medir el impacto económico y ambiental, y preseleccionar las mejores estrategias de operación de manera autónoma.

Proyecto BioAirBat

Otra iniciativa de CIC energiGUNE, incluida por el Ministerio de Ciencia e Innovación dentro de la convocatoria 2021 de su programa de financiación Retos I+D+i aborda mejoras en las baterías de metal-aire.

Conviene mencionar que, en el mercado del vehículo eléctrico, por ejemplo, las baterías de ion-litio suponen la principal alternativa. Pero no es menos cierto que las baterías de metal-aire están empezando a asomar.

Entre sus ventajas, su mayor autonomía, lo cual haría más eficiente su uso. Y su principal inconveniente, el deterioro y la corrosión que pueden sufrir por su componente metálico.

Abordar y solventar este problema es uno de los objetivos del proyecto BioAirBat a través de la aplicación de sistemas biológicos para desarrollar nuevos cátodos que catalicen de manera más eficiente las reacciones de oxidación que tienen lugar en este tipo de baterías.

"Las moléculas sintéticas biomiméticas son una excelente opción para la creación de nuevos materiales con propiedades similares o mejores a las de los materiales biológicos existentes en la naturaleza", asegura la doctora Nagore Ortiz-Vitoriano, investigadora principal del proyecto en CIC energiGUNE.

"Tratamos de avanzar más rápido en el descubrimiento y diseño de nuevos materiales con propiedades catalíticas mejoradas que permitan ver la luz a la nueva generación de baterías metal-aire recargables", remarca.

En este sentido, el objetivo de BioAirBat es imitar el ciclo del oxígeno ligado a la respiración celular para fabricar materiales catódicos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

Para ello, basándose en una investigación multidisciplinar, BioAirBat propone combinar el vasto potencial de las biomoléculas electrocatalíticas presentes en la naturaleza con las necesidades de una batería de metal-aire.

La finalidad es poder ofrecer así una solución radicalmente innovadora, económica y sostenible.

Como resultado, el proyecto BioAirBat contribuirá al desarrollo de baterías más ecológicas, eficientes y seguras y acelerarán la comercialización de baterías más allá de las de ion-litio gracias al menor uso de materiales críticos como son los metales preciosos.

Proyecto HI4S

Posibilitar que la siderurgia pueda reutilizar el calor residual de los humos de los hornos de arco eléctrico es el objetivo de otro proyecto capitaneado por CIC energiGUNE.

El centro de investigación coordinará la construcción de una innovadora planta de producción combinada de calor y electricidad que permitirá cubrir ese objetivo. La iniciativa se enmarca en el proyecto HI4S (Heat It yourself For Sustainability) que lidera el centro vasco, y será financiada con 1,5 millones de euros por la Unión Europea a través de su programa LIFE, dedicado al Medio Ambiente.

"La posibilidad de construir e instalar un prototipo a escala real en una planta siderúrgica a pleno rendimiento nos pone ante el mejor escenario posible para la validación del proyecto", explica Iñigo Ortega, ingeniero asociado en CIC energiGUNE e investigador principal del proyecto.

"Estamos convencidos de que no sólo vamos a poder mejorar la gestión energética de la industria siderúrgica, sino de que les vamos a ayudar en otros campos, como en la valorización de un subproducto sólido como es la escoria negra", añade Daniel Bielsa, coordinador de Tecnología de CIC energiGUNE.

El consorcio HI4S cuenta con la participación de otros seis socios: ArcelorMittal, Fivemasa, Enerbasque, Life Cycle Engineering-LCE, SDEA Solutions y Azterlan.

Precisamente, las instalaciones de ArcelorMittal en Sestao (Bizkaia) acogerán el prototipo de planta de recuperación, con el objetivo de analizar sobre el terreno los beneficios medioambientales perseguidos y estudiar su replicabilidad en otras Industrias de Gran Consumo de Energía.

En este sentido, cabe destacar que HI4S es la segunda solución de almacenamiento térmico y recuperación de calor en la industria implantada por CIC energiGUNE a escala real.

La anterior se culminó en 2019, en el marco del proyecto REslag y en la que se contó también con la colaboración de ArcelorMittal. En este caso, CIC energiGUNE desarrolló un prototipo demostrador en escala 1/10 que abrió la puerta a la valorización de la escoria de acería.