Fraunhofer ISE inaugura un nuevo centro de investigación sobre baterías

Las baterías son un elemento clave para el éxito de la transición energética, ya sea para la electrificación del transporte, la estabilización de la red eléctrica o el equilibrio de las fluctuaciones de la electricidad verde. El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE lleva muchos años investigando a lo largo de toda la cadena de valor de las baterías. Ahora, con la inauguración del Centro de Almacenamiento de Energía Eléctrica, el instituto tiene acceso a laboratorios de última generación que permiten una investigación internacional de vanguardia. Actualmente, la investigación del instituto se centra en mejorar la sostenibilidad, la seguridad y el rendimiento de los sistemas de almacenamiento en baterías.

El recién inaugurado centro de competencia cuenta con una superficie de laboratorio de más de 3.700 metros cuadrados y está situado en la zona industrial de Haid, en Friburgo. Dentro de las instalaciones, Fraunhofer ISE llevará a cabo investigaciones sobre materiales y celdas de baterías innovadoras, desarrollará soluciones optimizadas para sistemas de baterías y promoverá su integración en diversas aplicaciones, además de realizar pruebas exhaustivas de garantía de calidad de las baterías.

Servicios de desarrollo

Fraunhofer ISE ofrece servicios de desarrollo y pruebas desde una única fuente y atiende a una amplia gama de clientes, desde fabricantes de materiales y baterías hasta constructores de equipos, pasando por integradores y operadores de sistemas de movilidad eléctrica o almacenamiento estacionario. El instituto también colabora con socios industriales en conceptos de reciclado y segunda vida.

El moderno centro de laboratorio ha sido financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) y el Ministerio de Economía, Trabajo y Turismo de Baden-Wurtemberg, que han aportado nueve millones de euros cada uno. “Estamos muy agradecidos por esta financiación, ya que nos ha permitido construir una infraestructura de investigación con instrumentos de caracterización de última generación, equipos de proceso orientados a la industria e instalaciones únicas. Ahora podemos desarrollar materiales, tecnologías, procesos de producción y aplicaciones centrados en la relevancia práctica, llevándolo a cabo junto con nuestros clientes industriales o en estrecha colaboración con la producción de investigación de células de batería de Fraunhofer”, explica el director del Instituto, Hans-Martin Henning.

De hecho, el propio edificio sirve de laboratorio vivo para la investigación. En el proyecto “Haid-Power”, financiado con tres millones de euros por el estado de Baden-Württemberg, el centro recibió un sistema híbrido modular de almacenamiento en baterías con una capacidad de 836 kWh, que, junto con un sistema fotovoltaico de 850 kilovatios en el tejado plano, sustenta el suministro energético del edificio.

Con este sistema, pueden probarse en condiciones reales de funcionamiento soluciones basadas en baterías para uso comercial e industrial, así como nuevas estrategias operativas como la gestión inteligente de la carga. En el marco del proyecto “ecoLEPuS”, financiado por el BMBF, se está instalando una estación de carga rápida con almacenamiento intermedio para probar baterías de segunda vida destinadas a aplicaciones de alto rendimiento.

Sostenibilidad, seguridad y rendimiento

En el marco de la transición energética, en 2045 se habrán instalado en Alemania entre 300 y 800 gigavatios hora de almacenamiento estacionario en baterías, dependiendo del escenario. Para ello, Fraunhofer ISE aborda en su investigación la sostenibilidad de las baterías, por ejemplo, investigando alternativas al litio, desarrollando procesos de producción sostenibles y estudiando el uso de segunda vida y el reciclaje al final de la vida útil. En el actual proyecto “PRONTO”, por ejemplo, los investigadores trabajan en una tecnología de baterías de iones de sodio que no contenga materias primas críticas y pueda fabricarse en Baden-Württemberg.

Con el rápido desarrollo del mercado de las baterías, tanto para aplicaciones móviles como estacionarias, la necesidad de realizar investigaciones y ensayos sobre células y sistemas de baterías sigue aumentando considerablemente. Al reducir los costes y aumentar el rendimiento, pueden abrirse numerosas aplicaciones potenciales para los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. También en este caso, los investigadores trabajan a lo largo de toda la cadena, desde los materiales hasta la gestión operativa, para mejorar la densidad energética y el rendimiento, el número de ciclos y el comportamiento de carga.

“En nuestro nuevo centro, podemos realizar mediciones de caracterización desde el nivel de microestructura hasta el nivel global del sistema, lo que nos permite identificar defectos y riesgos de seguridad en una fase temprana. Un problema de seguridad que estamos investigando actualmente es la propagación, una reacción en cadena en la que una célula de batería tras otra experimenta una fuga térmica, liberando grandes cantidades de calor”, explica Daniel Biro, jefe del departamento. “Nuestro equipo de pruebas tiene ahora acceso a una infraestructura de laboratorio única con sofisticados equipos de seguridad, en la que podemos realizar pruebas no destructivas y explosiones en probetas en salas de pruebas especiales reforzadas”.