Fraunhofer ISE inaugura un nuevo centro de investigación de baterías

Desarrollo de nuevas tecnologías de baterías en el laboratorio de baterías de estado sólido. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter

Trabajando en una caja de guantes en el laboratorio de baterías de estado sólido. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Trabajando en una de las cajas de guantes en el laboratorio de baterías de estado sólido. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Con un sistema de almacenamiento híbrido y una planta fotovoltaica para el desarrollo de nuevas estrategias operativas, el propio edificio actúa como un «Laboratorio Vivo». © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Con su sistema de almacenamiento híbrido fotovoltaico, el edificio en sí sirve como un laboratorio vivo para el desarrollo de nuevas estrategias de operación. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Prueba de electrodos innovadores. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Prueba de nuevos tipos de electrodos. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

En el laboratorio de pruebas de baterías, también se pueden realizar pruebas destructivas. El alcalde Martin Horn (derecha) observa la prensa de abuso junto con el director del instituto Hans-Martin Henning (izquierda). © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Más de cien invitados asistieron a la inauguración del nuevo «Centro de Almacenamiento de Energía Eléctrica». © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

El director ministerial Michael Kleiner del Ministerio de Economía, Trabajo y Turismo de Baden-Württemberg pronunció un discurso de bienvenida en la apertura. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner / El director ministerial Michael Kleiner del Ministerio de Economía, Trabajo y Turismo de Baden-Württemberg dio un discurso de bienvenida en la apertura. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Las baterías son un componente clave de una transición energética exitosa, ya sea para la electrificación del transporte, la estabilización de la red eléctrica o el equilibrio de la energía verde fluctuante. El Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE lleva años investigando a lo largo de toda la cadena de valor de las baterías. Con su nuevo «Centro para Almacenamiento de Energía Eléctrica», que se inaugura hoy, dispone de laboratorios de última generación para la investigación de excelencia internacional. El enfoque principal de la investigación actual es mejorar la sostenibilidad, seguridad y rendimiento de los sistemas de almacenamiento de baterías.

En el nuevo centro de competencia en el área industrial de Haid en Friburgo, el Fraunhofer ISE investigará en más de 3.700 metros cuadrados de laboratorios sobre materiales y celdas de batería innovadores, desarrollará soluciones optimizadas para sistemas de baterías, promoverá su integración en diversas aplicaciones y realizará exhaustivas pruebas de control de calidad en baterías. Con su centro, el Fraunhofer ISE ofrece servicios de desarrollo y prueba integrados para una amplia gama de clientes, desde fabricantes de materiales y baterías hasta constructores de maquinaria, integradores y operadores para su uso en movilidad eléctrica o como almacenamiento estacionario. También colabora con socios industriales en reciclaje y en cuestiones relacionadas con las posibilidades de reutilización de baterías usadas (2ª vida).

El centro fue financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) y el Ministerio de Economía, Trabajo y Turismo de Baden-Württemberg, que aportaron cada uno nueve millones de euros. «Estamos agradecidos por este apoyo, con el que hemos podido construir una infraestructura de investigación con instrumentos de caracterización de última generación, equipos de proceso cercanos a la industria y espacios únicos. Esto nos permite desarrollar de manera práctica nuevos materiales, tecnologías, procesos de producción y aplicaciones en colaboración con nuestros clientes industriales o en estrecha cooperación con la «Forschungseinheit Batteriezelle» del Fraunhofer», explica el director del instituto, el Prof. Hans-Martin Henning.

El edificio mismo también sirve como «Living Lab» para la investigación: en el proyecto «Haid-Power», financiado por el Estado de Baden-Württemberg con tres millones de euros, el centro cuenta con un sistema modular híbrido de almacenamiento de energía con una capacidad de 836 kWh, que junto con una planta fotovoltaica de 850 kilovatios en el tejado plano, apoya el suministro energético del edificio. Bajo condiciones reales de operación, se pueden probar soluciones basadas en baterías para uso comercial e industrial, así como nuevas estrategias operativas, como una gestión inteligente de la carga. Como parte del proyecto financiado por el BMBF «ecoLEPuS», se instalará una estación de carga rápida con almacenamiento de respaldo para probar baterías en segunda vida en aplicaciones de alto rendimiento.

Enfoque de la investigación: sostenibilidad, seguridad, rendimiento

En el marco de la transición energética, en Alemania se instalarán hasta 2045 entre 300 y 800 gigavatios-hora de almacenamiento estacionario de baterías, dependiendo del escenario. Por ello, el Fraunhofer ISE aborda en su investigación la sostenibilidad de las baterías, desde materiales alternativos al litio, pasando por el desarrollo de procesos de producción sostenibles, hasta el uso en segunda vida y el reciclaje al final de su vida útil. En el proyecto actual «PRONTO», por ejemplo, los investigadores trabajan en una tecnología de baterías de sodio-ion que prescinde de materias primas críticas y puede fabricarse en Baden-Württemberg.

Con el rápido desarrollo del mercado de baterías, tanto para aplicaciones móviles como estacionarias, la demanda de investigaciones y pruebas en celdas y sistemas de baterías continúa aumentando notablemente. La reducción de costes y el aumento del rendimiento permiten además explorar un número creciente de posibilidades de uso para los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. Aquí, los investigadores trabajan en toda la cadena, desde los materiales hasta la gestión operativa, para mejorar la densidad energética, la capacidad de rendimiento, el número de ciclos o el comportamiento de carga.

«En nuestro nuevo centro, podemos realizar caracterizaciones en todos los niveles, desde la microestructura hasta el sistema completo, e identificar tempranamente fallos y riesgos de seguridad. Un tema de investigación relevante en seguridad actual es la propagación, en la que una celda de batería tras otra sufre una reacción en cadena térmica, liberando grandes cantidades de energía», explica el jefe del departamento, el Dr. Daniel Biro. Para ello, el equipo de pruebas dispone ahora de un laboratorio único con equipamiento de seguridad avanzado, donde se pueden realizar pruebas sin destrucción así como explosiones controladas en salas de bunker especiales.