En Baviera se crea el primer centro del mundo para baterías solares y tecnologías optoiónicas. La Universidad Técnica de Múnich (TUM) y la Sociedad Max Planck (MPG) han marcado el camino para ello con el apoyo del Ministerio de Economía de Baviera.
Con el SolBat Center se creará un ecosistema de investigación único para investigar nuevos tipos de sistemas de almacenamiento de energía y desarrollar aplicaciones para utilizar la energía solar de forma aún más eficiente y flexible. El foco está puesto en las baterías solares, que aún están en gran parte inexploradas. Éstas combinan células solares y baterías en un solo componente y pueden almacenar químicamente la energía de la luz solar directamente, sin el desvío de convertirla en electricidad. La tecnología se puede utilizar, por ejemplo, para compensar las fluctuaciones diarias y climáticas de la energía solar y, al mismo tiempo, aumentar la eficiencia energética mediante un ciclo iónico mejorado. La optoiónica, una ciencia transversal entre la optoelectrónica y la iónica de estado sólido, que se ocupa del control de iones por la luz, ofrece un enorme potencial para diversas tecnologías de aplicación solar y óptica.
El nuevo centro SolBat estará dirigido por la catedrática de electroquímica del estado sólido de la TUM y miembro del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck, la catedrática de electroquímica del estado sólido de la TUM, la catedrática de Karsten Reuter, directora del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y catedrática de la TUM, y la catedrática de Bettina V. Lotsch, directora del Instituto Max Planck de Investigación del Estado Sólido de Stuttgart y catedrática honoraria de las universidades de Múnich (LMU) y Stuttgart. Las tres son también miembros de la junta directiva del clúster de excelencia e-conversion, en cuyos resultados, red de expertos e investigación básica interdisciplinaria se basa principalmente el nuevo centro.
Jennifer Rupp destaca: «La fusión de las tecnologías solar y de baterías abrirá una nueva dimensión para el futuro del suministro de energía sostenible. El concepto de nuestro centro, único en el mundo, se basa en la estrecha integración de la investigación básica y el desarrollo tecnológico. Vemos esto como una oportunidad para hacer que los sistemas energéticos sean significativamente más compactos y eficientes».
El ministro de Economía de Baviera, Hubert Aiwanger, anuncia que el Estado federado de Baviera financiará el centro SolBat con hasta ocho millones de euros: «En la actualidad, nos enfrentamos a retos sin precedentes en el ámbito de la energía y la sostenibilidad. Para desarrollar nuevas soluciones energéticas, los materiales modernos son tan importantes como los nuevos conceptos de conversión y almacenamiento de energía. Estoy convencido de que la iniciativa SolBat contribuirá en gran medida a encontrar soluciones para las necesidades de almacenamiento de energía enormemente mayores del futuro. Con nuestro apoyo financiero para las medidas de infraestructura en el campus de Garching de la TUM, estamos ayudando a que Baviera se sitúe a la vanguardia de la innovación en el almacenamiento de energía solar».
Optoiónica: una nueva rama de investigación con un gran potencial
El centro se centra en la optoiónica, una disciplina pionera que combina la iónica de estado sólido con la luz. Bettina Lotsch explica: «La optoiónica no solo nos permite mejorar los procesos controlados por la luz en los materiales energéticos, sino también producir nuevos tipos de sistemas energéticos en la intersección entre las baterías y la energía fotovoltaica, que actúan como ‘dispositivos de almacenamiento de luz’ directos. La optoiónica puede ser un factor clave para aumentar la eficiencia de las baterías solares y la funcionalidad de los sistemas energéticos futuros». Los participantes también esperan que la investigación del centro dé un nuevo impulso a la fotocatálisis, la tecnología de sensores y la inteligencia artificial (IA).
Karsten Reuter destaca la importancia de la modelización teórica para el desarrollo de baterías solares: «Con la ayuda de simulaciones precisas, podemos comprender mejor las complejas interacciones entre la luz y los movimientos de iones en los materiales. Este conocimiento se incorporará a las IA desde el principio, que se harán cargo cada vez más de la planificación de experimentos para optimizar materiales y procesos de forma específica y desarrollar nuevas funcionalidades». El enfoque del Centro SolBat de combinar investigación experimental, teórica y basada en IA y considerar toda la cadena de valor hasta el desarrollo de componentes crea una plataforma de innovación única para la próxima generación de sistemas de almacenamiento de energía.
Cómo funciona una batería solar
En una batería solar, la célula solar y la batería no están separadas, sino que están integradas en un único componente. Esto permite la conversión directa de la luz solar en energía electroquímica y su almacenamiento. El proceso comienza cuando los fotones (partículas de luz) inciden en la capa que absorbe la luz y excitan a los electrones. La innovación clave de las baterías solares es que la luz no solo excita a los electrones, sino que también influye en el movimiento de los iones. Esto permite la absorción simultánea de luz y el almacenamiento de energía electroquímica en un único componente. Además, los iones, por ejemplo los iones de litio u oxígeno, pueden moverse más rápido dentro del estado sólido gracias a la estimulación óptica, lo que puede acelerar los procesos de (des)carga de la batería.
En el proceso de descarga, el proceso se invierte: se libera la energía electroquímica almacenada, por lo que los iones retroceden y se genera una corriente eléctrica. El uso simultáneo de la absorción de luz y el almacenamiento de carga puede reducir las pérdidas que se producen en los sistemas convencionales debido a los procesos de generación y almacenamiento separados. Además, la optoiónica abre nuevas perspectivas para producir sistemas de almacenamiento de luz altamente integrados que se pueden utilizar de forma flexible fuera de la red eléctrica.
Asociación y apoyo
El SolBat Center es el resultado de una cooperación estratégica entre la TUM y la Sociedad Max Planck, financiada por el gobierno del estado federado de Baviera. El presidente de la TUM, Prof. Thomas F. Hofmann, destaca: «El centro es único en su estructura. Su objetivo es posicionar a Baviera y Alemania a nivel internacional como líderes de innovación en el campo del almacenamiento de energía solar. Se beneficia del excelente panorama de investigación energética en el campus de Garching, como el e-conversion Cluster of Excellence financiado por la DFG, el Instituto Walter Schottky de la TUM (Centro de Nanotecnología y Nanomateriales) y TUMint. Energy Research». El SolBat Center realiza un ajo pionero en investigación energética y se considera un impulsor de la innovación para la transición energética 2.0. TUM News. Traducido al español
Contacto