Primer centro mundial de baterías solares
Almacenamiento electroquímico directo de la energía de la luz solar
El primer centro mundial de baterías solares y tecnologías optoiónicas se está creando en Baviera. La Universidad Técnica de Múnich (TUM) y la Sociedad Max Planck (MPG) han marcado el rumbo para ello con el apoyo del Ministerio de Economía bávaro. Con el Centro SolBat se formará un ecosistema de investigación único para investigar nuevos tipos de sistemas de almacenamiento de energía y desarrollar aplicaciones que permitan utilizar la energía solar de forma aún más eficiente y flexible.
La atención se centra en las baterías solares, aún poco exploradas. Combinan células solares y baterías en un solo componente y pueden almacenar químicamente la energía de la luz solar directamente, sin el rodeo de convertirla en electricidad. Esta tecnología puede utilizarse, por ejemplo, para compensar las fluctuaciones diarias y meteorológicas de la energía solar y, al mismo tiempo, aumentar la eficiencia energética mediante un ciclo iónico mejorado. La optoiónica -ciencia transversal entre la optoelectrónica y la iónica de estado sólido, que se ocupa del control de los iones por la luz- ofrece un enorme potencial para diversas tecnologías de aplicación solar y óptica.
El nuevo Centro SolBat estará dirigido por la Profesora Jennifer L.M. Rupp, titular de la Cátedra de Electroquímica del Estado Sólido de la TUM y miembro del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck, el Profesor Karsten Reuter, Director del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y Profesor Afiliado Distinguido de la TUM, y la Profesora Bettina V. Lotsch, Directora del Instituto Max Planck de Investigación del Estado Sólido de Stuttgart y Profesora Honoraria de las Universidades de Múnich (LMU) y Stuttgart. Las tres son también miembros de la junta directiva del Cluster de Excelencia en e-conversión, en cuyos resultados, red de expertos e investigación básica interdisciplinar se basa principalmente el nuevo centro.
Jennifer Rupp subraya: "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. Lo vemos 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 Libre de Baviera financiará el SolBat Center con hasta ocho millones de euros: "Hoy nos enfrentamos a retos sin precedentes en los ámbitos 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 del futuro, que aumentarán masivamente. Con nuestro apoyo financiero a las medidas de infraestructura en el campus de Garching de la TUM, estamos ayudando a situar a Baviera a la vanguardia de la innovación en almacenamiento de energía solar."
Optoiónica: una nueva rama de investigación con gran potencial
El centro se centra en la optoiónica, una disciplina pionera que combina la iónica de estado sólido con la luz. Bettina Lotsch lo explica: "La optoiónica no sólo nos permite mejorar los procesos controlados por la luz en materiales energéticos, sino también producir nuevos tipos de sistemas energéticos en la intersección entre las baterías y la 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 futuros sistemas energéticos". Los implicados 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 subraya la importancia de la modelización teórica para el desarrollo de baterías solares: "Con la ayuda de simulaciones precisas, podemos entender mejor las complejas interacciones entre la luz y los movimientos de los iones en los materiales. Esta comprensión se incorporará desde el principio a las IA, que asumirán cada vez más la planificación de experimentos para optimizar materiales y procesos de forma selectiva y desarrollar nuevas funcionalidades." El planteamiento del SolBat Center, que combina la investigación experimental, teórica y basada en IA y tiene en cuenta 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 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 sólo excita 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 solo componente. Además, los iones, por ejemplo los de litio u oxígeno, pueden moverse más rápidamente dentro del estado sólido debido 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, con lo que los iones vuelven a moverse 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 separados de generación y almacenamiento. Además, la optoiónica abre nuevas perspectivas para producir sistemas de almacenamiento de luz altamente integrados que puedan utilizarse de forma flexible fuera de la red eléctrica.
Colaboración y apoyo
El Centro SolBat es el resultado de una cooperación estratégica a partes iguales entre la TUM y la Sociedad Max Planck, financiada por el gobierno del estado de Baviera. El Presidente de la TUM, Prof. Thomas F. Hofmann, subraya: "El centro es único en su estructura. Su objetivo es situar a Baviera y Alemania a nivel internacional como líderes en innovación en el campo del almacenamiento de energía solar. Se beneficia del destacado panorama de investigación energética del campus de Garching, como el Cluster de Excelencia en e-conversión financiado por la DFG, el Instituto Walter Schottky de la TUM (Centro de Nanotecnología y Nanomateriales) y TUMint. Investigación energética". El Centro SolBat está realizando un trabajo pionero en investigación energética y se ve a sí mismo como impulsor de la innovación para la transición energética 2.0.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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