19.09.2018 - Elhuyar Fundazioa

Aumentan las prestaciones y vida útil de las baterías de litio en instalaciones de energías renovables

"La instalación de fuentes de generación renovables es cada vez más importante a nivel mundial, y se prevé que esta tendencia continúe durante los próximos años - explica Alberto Berrueta Irigoyen, investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA. La tecnología renovable ha superado en los últimos años diversos escollos tecnológicos y, tras conseguir un precio competitivo frente a las fuentes de generación convencional, el principal reto al que se enfrenta a día de hoy es la gestión de su generación variable debido a las fluctuaciones de la radiación solar o del viento. Por ello, la solución es acumular la electricidad generada en baterías de litio".

En su tesis doctoral, Alberto Berrueta ha investigado sobre los mecanismos físicos que rigen el funcionamiento de las baterías de litio y sobre su influencia en una batería que funciona conectada a una instalación renovable. También ha estudiado la forma en la que estas baterías se degradan y ha propuesto el ya citado nuevo método de gestión.

La mejor forma de gestionar baterías

El reto de este investigador ha consistido en desarrollar modelos matemáticos precisos del funcionamiento eléctrico, térmico y de la degradación de la batería, que ha integrado después en un optimizador matemático que calcula la mejor forma de gestionar la batería. "Si esta se utiliza de una forma demasiado intensa, se degrada más rápido. Por el contrario, si su uso es demasiado relajado, el beneficio obtenido es muy reducido. El algoritmo busca la solución de compromiso entre el beneficio obtenido de la batería y su degradación", señala Berrueta.

Para las pruebas, llevadas a cabo mayoritariamente en los laboratorios del grupo de investigación INGEPER (Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables) dela UPNA, utilizó una batería de litio comercial de 5,3 kWh (kilovatios hora), desarrollada para su uso en sistemas de energía renovable. Estas pruebas sirvieron para cuantificar la precisión de los modelos matemáticos desarrollados y validar su correcto funcionamiento.

"Mientras las grandes empresas como LG o Tesla continúan su frenética carrera por conseguir celdas más baratas y con mejores prestaciones con las que fabricar baterías - indica -, la vocación del grupo de investigación INGEPER, en el que me integro, es situarse a la cabeza de la investigación relacionada con los mecanismos de envejecimiento que afectan a las baterías de litio, así como el diseño de estrategias de control y de gestores de la batería o BMS, por sus siglas en inglés, que son herramientas clave para el desarrollo del sector de las baterías de litio en Navarra".

Las aplicaciones de estas investigaciones incluyen, entre otras, el desarrollo de optimizadores que permitan maximizar la rentabilidad de la inversión de grandes plantas eólicas y fotovoltaicas con baterías de litio mediante una gestión inteligente de su operación; el diseño de BMS para vehículos eléctricos ligeros (como bicicletas o patinetes); la medición de las características más importantes de las celdas ofrecidas por diversos fabricantes para seleccionar las más convenientes para cada aplicación; o la reutilización de baterías procedentes del sector de la automoción, adaptándolas a los requisitos particulares de las plantas de generación renovable.

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