Según datos de la Unión Europea, el impulso de la descarbonización de la economía y la movilidad hace prever que el valor del mercado europeo de baterías de litio alcance los 250.000 millones de euros anuales a partir de 2025. Esto supone que el mercado de las baterías de litio se encuentra en un punto ascendente lo que permite pronosticar que esta década será crucial para marcar el camino del crecimiento para los fabricantes de estas baterías.
Detrás de todo ello están las políticas marcadas por la UE de promoción de este tipo de almacenamiento energético, de hecho, Europa calcula que deberán construirse de 20 a 30 gigafábricas para la producción de celdas de baterías exclusivamente, lo que arroja un mercado a rebosar de elementos que tienen un ciclo de vida caduco, con lo que ello supone desde el punto de vista de la sostenibilidad, entre otros.
Es un hecho, por tanto, que el impulso a este sector trae consigo un incremento de baterías retiradas del uso, bien por fin de vida útil o bien por fallo. Para minimizar las consecuencias de esta realidad, el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) -experto en el desarrollo de nuevas tecnologías en toda la cadena de valor del almacenamiento energético de baterías- está trabajando en el proyecto EÓN.
Este proyecto de investigación busca soluciones a un problema detectado en la industria debido a tres cuestiones: el incremento de baterías que ya son consideradas un residuo cuando todavía ofrecen capacidades para su uso, la complejidad de su reciclaje debido a los volúmenes de trabajo actuales y la necesidad de especialización y automatización de la industria en este campo.
Juan Gilabert, investigador a cargo del proyecto, pone el foco en la rentabilidad “el sector de las baterías está viéndose impulsado por la electrificación de la movilidad y el almacenamiento energético en general, lo que trae consigo un incremento del número de baterías retiradas del uso, cuyo reciclaje aún es complejo y requiere de investigación”.
Las baterías retiradas de aplicaciones de movilidad, sea automoción o movilidad ligera, aún pueden ofrecer capacidad y características aptas para su uso. Estas baterías han de ser analizadas para conocer su estado, y reacondicionadas para garantizar su servicio y seguridad. De esta manera, el reacondicionamiento permite incrementar la vida útil de las baterías, su rentabilidad y retrasar su consideración como residuos.
Para llevar a cabo esta investigación ITE cuenta con el apoyo del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).
Actuar frente a la degradación de las baterías
Actualmente, la durabilidad de las baterías es difícil de predecir ya que su degradación no es un proceso lineal, e intervienen numerosas variables. La determinación de su vida útil depende de conocimientos sobre los mecanismos internos de envejecimiento, que no son medibles en una batería en uso. Es por ello por lo que estos conocimientos se han de traducir a variables externas, medibles y controlables más allá del sistema de gestión de las baterías.
En el proyecto EÓN, el reacondicionamiento de las baterías se plantea como opción para alargar la vida útil para la que fue diseñada inicialmente. Se trata de una actividad que actualmente está en fase de desarrollo, puesto que existe una amplia variedad de tipologías de baterías y la estandarización de su reacondicionamiento es compleja.
Con el foco puesto en el desarrollo de una sistemática de diagnóstico de las baterías procedentes de movilidad como etapa clave para establecer la estrategia de reparación o reemplazo de sus componentes, los objetivos a cubrir por el equipo investigador pasan por: evaluar el impacto de las medidas en las estimaciones del Battery Management System (BMS) y su utilidad en el diagnóstico de la batería, desarrollar un sistema de diagnóstico avanzado enfocada hacia el reacondicionamiento, diseñar una solución tecnológica para el reacondicionamiento en función del estado de sus celdas y establecer criterios de diseño que faciliten la circularidad de las baterías en la etapa de reacondicionamiento.
“Su aspecto más destacado -explica Gilabert- es la configuración de un banco de ensayos que permita integrar tanto el diagnóstico como el reacondicionamiento eléctrico de módulos de movilidad, obteniendo así la herramienta necesaria para definir y ejecutar el reacondicionamiento. Además -añade- en favor de la circularidad de las baterías, se estudiarán las condiciones para el diagnóstico y reacondicionamiento y se trasladarán a los criterios de diseño, estableciendo así los principios para el ecodiseño”.
Las empresas integradoras de baterías también serán unas de las grandes beneficiadas de los resultados de este proyecto, ya que les permitirá conocer el estado de la batería al ser retirada para mejorar su manipulación y gestión. Además, la industria de los componentes auxiliares de las baterías podrá aprovecharse de los resultados de EON, pues conocerán aquellos aspectos de diseño que deben tenerse en cuenta de cara al reacondicionamiento.
Llevar a cabo este proyecto ha sido posible gracias a la integración multidisciplinar del ITE, que engloba el conocimiento electroquímico, modelizado de baterías, testeo en laboratorio, electrónica e ingeniería eléctrica. El Instituto está consolidado como centro tecnológico de referencia internacional y cuenta con infraestructuras tan punteras como Battery Lab, un laboratorio pionero para los proyectos de almacenamiento energético y baterías. Hay que tener en cuenta que Battery Lab es el único laboratorio de testeo de baterías de la Comunidad Valenciana y, sumado a todas las infraestructuras de ITE, permite que el centro investigador pueda abarcar todo el ciclo de vida de las baterías, desde su fabricación, pasando por el ecodiseño y llegar a su segunda vida.
Para llevar a cabo esta investigación ITE cuenta con la financiación del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), programa operativo 2021-2027.