Nanotecnología fotovoltaica, hidrógeno inteligente y baterías de segunda mano: las renovables del futuro

La Unión Europea está preparándose para alcanzar el ambicioso objetivo de la neutralidad climática en 2050. Para lograrlo, es fundamental hacer frente a una gestión energética sensata, que debe traducirse en producción de energía a partir de fuentes renovables y un consumo energético eficiente y eficaz.

Uno de los proyectos más innovadores lo lleva a cabo IMDEA Energía, un centro de investigación y tecnología de la región de Madrid, que participa en un proyecto europeo para combinar conversión y almacenamiento de energía solar.

Es el proyecto LIGHT-CAP, que ha recibido una financiación de 3,18 millones de euros de la Unión Europea. Su objetivo es desarrollar enfoques innovadores para la recolección, conversión y almacenamiento de energía solar. Este proyecto, coordinado por el Instituto Italiano de Tecnología, involucra a socios europeos y extracomunitarios del ámbito académico e industrial que cooperarán durante los próximos 4 años.

Nanotecnología solar

LIGHT-CAP busca desarrollar nuevas tecnologías para el programa europeo de neutralidad de carbono, y para ello es necesario un cambio radical a las herramientas actuales de tecnologías de conversión y almacenamiento de energía solar.

Los investigadores aplicarán nanotecnología de vanguardia para construir sistemas capaces de absorber luz solar, convertirla en electricidad y almacenarla de forma sostenible y con bajos costes de producción.

Según explica IMDEA, aunque la energía solar es la fuente limpia más prometedora, es igual de relevante su almacenamiento para responder adecuadamente a la naturaleza intermitente de la luz solar, sus fluctuaciones y la diversificación de la demanda energética.

LIGHT-CAP introducirá nuevas arquitecturas habilitadas por nanotecnología que combinan las dos funcionalidades (generación y almacenamiento) en un solo dispositivo versátil, evitando los costosos paneles de silicio y la integración con baterías. Utilizará materiales de baja dimensionalidad como óxidos metálicos o grafeno.

Se trata de nanomateriales compuestos por unos pocos átomos agrupados en forma esférica (conocidos como puntos cuánticos, OD) o en forma laminar (2D) como el grafeno. Un gran impacto en el campo de la electrónica portátil y móvil que impulsará el cambio de paradigma hacia un futuro panorama energético sostenible y sin emisiones en Europa. 

El prototipo final será una “fotobatería” que dispondrá de electrodos fotosensibles acoplados a baterías de flujo sin membrana y que será capaz de cargarse con luz solar de manera eficiente y sostenible.

Hidrógeno inteligente

También IMDEA Energía desarrolla otro proyecto muy prometedor. Es el proyecto europeo SH2E, en el que se busca una perspectiva holística de la sostenibilidad de sistemas de pilas de combustible e hidrógeno.

Para los investigadores, resulta esencial dotarse de métodos que permitan evaluar el ciclo de vida de los sistemas de hidrógeno, desde su producción inicial a su uso final, permitiendo conocer y cuantificar sus impactos en cada una de estas fases. Y este proyecto integrará por primera vez una triple perspectiva: ambiental, económica y social. Además, SH2E desarrollará herramientas de software en acceso abierto que facilitarán un uso extendido de estas directrices.

Una visión 360º que proporcionará herramientas de base científica que apoyen la toma de decisiones sostenibles de manera más holística y exhaustiva. SH2E tendrá una duración de 3 años y medio y contará con una subvención europea de casi 2 millones de euros.

Todo ello con la finalidad de establecer unas directrices que sean aceptadas globalmente como referencia para la evaluación de la sostenibilidad de los sistemas de hidrógeno y sentar las bases de su futura normalización. 

Baterías de segunda mano

Y de Madrid a Cataluña, porque el IREC, Instituto de Investigación en Energía de Cataluña, y el centro tecnológico Eurecat han creado Battech, un centro de referencia para cubrir toda la I+D+i del ecosistema de baterías del sur de Europa.

Trabaja en la investigación, desarrollo, ensayo e innovación de esta tecnología de almacenamiento de energía para transferir ese conocimiento a la industria, con una perspectiva enfocada a la economía circular y la sostenibilidad de las baterías del futuro.

Battech no solo se orienta a las baterías de vehículo eléctrico, sino también a las de apoyo a la red eléctrica, con baterías de segunda vida o con baterías de nueva generación, para compensar aquellos picos de demanda que las energías renovables.

En concreto cuentan con dos proyectos: Marbel y Cobra. El primero desarrolla un nuevo concepto de batería más ligera y sostenible, con mayor densidad de energía y tiempo de recarga más cortos. Para ello, diseñará, desarrollará y fabricará un nuevo paquete de baterías compacto, modular, pensado desde su inicio por su segundo uso y su reciclabilidad.

El segundo es un nuevo sistema de batería único, libre de cobalto, que combina varias características, como una densidad de energía superior, un bajo coste, el aumento de ciclos y la reducción de materiales críticos, con el objetivo de dar respuesta a las deficiencias que presentan actualmente las baterías de vehículos eléctricos.