Desarrollar una nueva tecnología de baterías recargables de níquel-zinc (RNZB) para apoyar la transición energética europea, capaz de proporcionar baterías de larga duración y bajo coste con una seguridad óptima, ha sido el objetivo del proyecto Lolabat. El equipo del proyecto ha presentado unos resultados que esperan que representen el primer paso hacia la creación de una industria europea viable de baterías renovables.
El proyecto Lolabat se ha centrado en el avance de la tecnología de baterías de níquel-zinc (NiZn). El consorcio ha trabajado para mejorar el rendimiento, la escalabilidad y el impacto medioambiental de este tipo de baterías.
Desde la finalización del proyecto el pasado mes de septiembre, tras más de tres años de trabajo y una financiación de 7 millones de euros del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, se han obtenido tres nuevas patentes que podrían abrir el camino al liderazgo europeo en el sector del almacenamiento estacionario de energía.
Proyecto Lolabat
Un total de 17 socios de siete países diferentes formaron el consorcio del proyecto Lolabat, coordinados por la Universidad CY Cergy Paris (Francia). El equipo cubrió toda la cadena de valor de las baterías, desde las materias primas y la creación de celdas y baterías, hasta los usuarios finales y los servicios de reciclaje. Dos socios españoles han formado parte del consorcio: BCARE, spin off surgida desde el centro de investigación CIC energiGUNE, y Aitec Asesores Internacionales.
Según los resultados presentados por el Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo (Cordis) de la Comisión Europea, el equipo del proyecto pudo abordar una serie de problemas técnicos asociados desde hace tiempo con los electrodos de zinc inestables en una celda recargable, en parte mediante el desarrollo de una fórmula de electrodos patentada, que reduce el cambio de forma del electrodo de zinc y evita los problemas de cortocircuito de las dendritas.
Ensayos para un almacenamiento de energía rentable y seguro
Los paquetes de baterías de 2,5 a 10 kWh se crearon y ensayaron antes de probarlos en diferentes escenarios operativos en tres países diferentes. Se llevaron a cabo pruebas y demostraciones en aplicaciones estacionarias de almacenamiento de energía a través de seis casos de uso en la red eléctrica y sitios industriales. Abarcando desde la hibridación de plantas de generación, hasta la gestión de redes de distribución inteligentes, pasando por servicios de gestión energética de clientes y en edificios inteligentes, soluciones remotas de suministro autónomo de baja tensión y aplicación industrial en industrias electro-intensivas.
Concretamente, las baterías de níquel-zinc (NiZn) se utilizaron para almacenar energía en una planta de energía hidráulica híbrida y para gestionar las necesidades energéticas de un edificio inteligente y en el entorno de una smart grid. También se probó una solución de almacenamiento de energía para satisfacer las necesidades de comunidades rurales remotas, y se ensayó la integración de almacenamiento de energía en la industria electrointensiva para aplicaciones industriales.
Estos ensayos demostraron la capacidad del nuevo sistema de baterías para proporcionar un almacenamiento de energía rentable y seguro para una variedad de aplicaciones renovables.
Baterías altamente reciclables
Garantizar la reciclabilidad fue también un elemento clave del proyecto Lolabat. Para lograrlo, se utilizó un proceso con una huella de carbono un 38% menor que los procedimientos convencionales y se pudieron alcanzar tasas de reciclaje del 63%.
En concreto, se investigó el proceso de reciclaje de baterías Lolabat. En primer lugar, las baterías se desactivaron mediante trituración submarina. El material activo se separó de las partes gruesas como el cobre, el plástico y el hierro mediante separación mecánica. Después de eso, el material activo se lixivió con NaOH para extraer el zinc. Y finalmente el níquel se purificó mediante un proceso de extracción con solvente con D2EHPA.
Como resultado, la eficiencia de reciclaje general del proceso diseñado es del 63,19% y el proceso tiene una reducción del 38% en la huella de carbono en comparación con los procesos de reciclaje de última generación (SoA).
Además, los estudios de análisis de costes del ciclo de vida también han mostrado que las baterías de níquel-zinc son más rentables que las baterías de iones de litio y las de plomo-ácido. Se llevó a cabo un LCA comparativo, en el que los tres sistemas de productos de batería se compararon en función de la unidad funcional (UF) ‘Liberar 1 kWh de electricidad a un sistema de almacenamiento’.
Impulso al almacenamiento de energía estacionario
Las baterías basadas en níquel-zinc ofrecen prestaciones que cumplen con los requisitos de almacenamiento de la intermitencia de las energías renovables. Además, en comparación con las baterías de iones de litio, esta tecnología resulta ser segura, altamente reciclable, y el zinc es un metal abundante, por lo que puede producirse utilizando materias primas fácilmente disponibles.
Estas son algunas de las ventajas mostradas por el consorcio Lolabat, que espera que los resultados obtenidos representen el primer paso hacia la creación de una industria europea viable de baterías renovables y de nueva energía. Se trata de una nueva y prometedora tecnología de baterías, RNZB (batería recargable de NiZn), que aborda adecuadamente los requisitos del almacenamiento de energía estacionaria.
Desde la finalización del proyecto en septiembre de 2024, se han obtenido tres nuevas patentes que podrían abrir el camino al liderazgo europeo en el sector del almacenamiento de energía estacionario, fundamental para la integración de las energías renovables en la red eléctrica.
En cuanto a los futuros objetivos, se pretende acercar el prototipo de batería desarrollado a la comercialización, ampliar las demostraciones y simular más entornos de trabajo, además de lograr una tasa de reciclaje del 80%, lo que contribuirá aún más a lograr una economía más circular.
El consorcio cree que el proyecto Lolabat ha establecido una base sólida para esta tecnología, que se seguirá desarrollando en los próximos años. El objetivo es iniciar la producción en masa a partir de 2030.