Día mundial de la eficiencia energética: Conversamos con Íñigo Careaga

En el Día Mundial de la Eficiencia Energética publicamos nuestra 2ª entrega de la trilogía de entrevistas sobre baterías en estado sólido por parte del Arval Mobility Obvservatory.

La transición energética requiere avances disruptivos en almacenamiento, y las baterías en estado sólido se perfilan como un pilar clave en este proceso. Para entender mejor el papel de la investigación en este campo, hablamos con Iñigo Careaga, Responsable de Estrategia y Comunicación en CIC energiGUNE, un centro de referencia a nivel internacional en tecnologías de almacenamiento energético.

En esta entrevista, Iñigo nos explica el estado actual del desarrollo de estas baterías, sus aplicaciones en movilidad y otros sectores, así como la importancia de la colaboración entre industria e investigación para acelerar su llegada al mercado.
 

Impacto Potencial en la movilidad

El impacto de las baterías en estado sólido en el sector de la movilidad podría ser disruptivo. A continuación, destacamos algunas de las posibles implicaciones:

1. Aumento en la autonomía de los vehículos eléctricos: Gracias a su mayor densidad energética, estas baterías podrían incrementar significativamente la autonomía de los VE, resolviendo una de las barreras más importantes para la adopción masiva de vehículos eléctricos: la ansiedad por la autonomía[1]. Esto permitiría un cambio más fluido y rápido hacia flotas eléctricas tanto en el transporte privado como en el público y comercial[2].
2. Reducción en los tiempos de carga: Las baterías en estado sólido también tienen el potencial de admitir tasas de carga más rápidas, lo que facilitaría el uso diario de los vehículos eléctricos, reduciendo el tiempo de inactividad y mejorando la eficiencia operativa de las flotas[3].
3. Mayor seguridad y menor riesgo de incendios: Al eliminar los electrolitos líquidos inflamables, el riesgo de sobrecalentamiento y explosión de las baterías se reduce considerablemente, lo que mejora la seguridad de los vehículos eléctricos y reduce las preocupaciones de los usuarios[4].
4. Reducción de costos a largo plazo: A medida que la tecnología madure, los costos de producción de las baterías en estado sólido podrían reducirse, lo que eventualmente haría que los vehículos eléctricos sean más asequibles y accesibles para un público más amplio[5].
5. Impacto en la infraestructura de movilidad: Las características únicas de estas baterías también podrían impulsar la evolución de la infraestructura de recarga, ya que los tiempos de carga más rápidos y las nuevas necesidades de almacenamiento energético requerirán adaptaciones en las redes de distribución eléctrica[6].

Descubre la visión de CIC energiGUNE sobre el futuro del almacenamiento energético y su impacto en la movilidad sostenible:

• 0.1. CIC energiGUNE ha sido destacado por organismos internacionales como la Comisión Europea. Adicionalmente, la clasificación SCImago, uno de los principales rankings del mundo, sitúa a CIC energiGUNE como la fundación investigadora más importante de Europa e Iberoamérica en Energía. ¿Podrían darnos una breve introducción sobre CIC energiGUNE? ¿Cuál es la misión y visión del centro?

CIC energiGUNE es un centro de investigación centrado en dos campos: el almacenamiento electroquímico y su conversión (baterías y supercondesandores); el almacenamiento de energía térmica y su conversión; y el desarrollo de nuevas tecnologías de hidrógeno.

Nuestra misión es desarrollar una investigación innovadora y disruptiva que dé respuesta a los retos de la industria, generando nuevas soluciones y enfoques que puedan dar cabida a las necesidades del tejido industrial. Buscamos generar un impacto, sobre todo en nuestro entorno y economía local, contribuyendo con soluciones “reales” a los retos a los que nos enfrentamos de cara a alcanzar la sostenibilidad y transición energética.

• 0.2. ¿Podrían destacar algunos de los proyectos más relevantes en los que está actualmente involucrado CIC energiGUNE, particularmente en el campo de las baterías de estado sólido? (Por ejemplo, el desarrollo de batería en estado sólido para aviación)

En el campo de las baterías, trabajamos en la investigación sobre todo en las futuras generaciones de baterías que esperamos revolucionen el sector. Esto incluye, entre otras, las baterías de estado sólido, que ofrecen mayor seguridad y densidad energética; baterías de sodio, que parten de un material más abundante, y por ello, son potencialmente más económicas; y baterías de flujo redox, que son ideales para aplicaciones de almacenamiento a gran escala debido a su capacidad de ser recargadas rápidamente y su larga vida útil.

En el campo de las baterías de estado sólido, trabajamos tanto para soluciones de cara a la electrificación de vehículos eléctricos y movilidad ligera como para otros medios de transporte (incluida la aviación eléctrica, donde a través del proyecto HELENA que coordinamos hemos conseguido ensamblar las primeras celdas completas para baterías de estado sólido con electrolito de haluro, que se perfilan como pieza clave para el desarrollo de esta alternativa).

Todo ello lo hacemos con una óptica transversal que nos permite investigar desde los materiales que componen estas baterías hasta su degradación y final de vida útil, de cara a entender cómo podemos ampliar su durabilidad. Además, a fin de asegurar la circularidad de nuestras tecnologías, también trabajamos en la investigación asociada a su reciclaje y reutilización.

En cuanto al almacenamiento térmico, nuestros esfuerzos se centran en desarrollar tecnologías que permitan almacenar y utilizar el calor de manera más eficiente. Esto incluye la investigación en materiales avanzados para el almacenamiento térmico y la optimización de sistemas que pueden convertir el calor almacenado en electricidad o en energía utilizable para calefacción y refrigeración. También orientamos nuestra investigación en almacenar y recuperar calor en aplicaciones industriales y en la gestión térmica, un campo clave, por ejemplo, para asegurar la seguridad de dispositivos como las baterías, evitando que se sobrecalienten.

Y en cuanto a la producción de hidrógeno, trabajamos en nuevos conceptos disruptivos para su generación como los electrolizadores desacoplados, o los termolizadores. En ambos casos se buscan soluciones más compactas, más seguras, y de menor coste que las actuales.

• 0.3. Sabemos que CIC energiGUNE colabora con varias entidades a nivel nacional. ¿Podrían mencionar algunas de las colaboraciones más significativas en el ámbito de las baterías de estado sólido y cómo estas alianzas están avanzando la investigación? (Por ejemplo, Basquevolt y BCare)

Bcare y Basquevolt son nuestras dos primeras spin-offs, que nacen en el contexto de nuestro objetivo de transferir a la industria soluciones y empresas que sean capaces de poner en el mercado la investigación que llevamos a cabo en el centro.

Bcare nace en el año 2018 con el objetivo de ofrecer servicios de valor añadido en diagnóstico y predicción de salud de baterías y condensadores; aprovechando para ello el conocimiento generado por CIC energiGUNE hasta la fecha.

Por su parte, Basquevolt es un proyecto de mayor envergadura que entra en escena en el año 2022, con el objetivo de democratizar la tecnología de baterías, específicamente la tecnología de baterías de estado sólido, desde el País Vasco hacia el mundo. Basquevolt es un ejemplo de la colaboración público-privada, apoyada por el Gobierno Vasco, CDTI Invierte, Innoenergy, Iberdrola, Enagas, CIE Automotive y el propioCIC energiGUNE. La propuesta de valor de la compañía se centra en proporcionar baterías con mayor densidad energética (lo que se traduce en más autonomía en kilómetros) y seguridad, todo ello a un coste reducido. Con esta ambición, se busca impactar en diversos sectores, entre ellos, el transporte y el almacenamiento de energía estacionaria.

Más allá de este ecosistema que hemos desarrollado, trabajamos con las principales empresas mundiales e iniciativas europeas del sector en el campo de la innovación de las baterías de estado sólido. De hecho, nuestro equipo está liderado entre otros por Michel Armand, “padre” de estas tecnologías, lo que nos supone contar con un conocimiento de referencia en el campo de la investigación y la industria.

1. Tendencias de Mercado

• 1.1. ¿Cuáles son las previsiones de demanda en el mercado de baterías de estado sólido para los próximos 5-10 años? Especialmente en el sector de la movilidad (vehículos eléctricos)

Se espera que el mercado de baterías de estado sólido crezca de manera exponencial en los próximos 5-10 años, especialmente en sus aplicaciones para el sector de la movilidad eléctrica. Según diversas proyecciones, la demanda global de baterías de estado sólido podría alcanzar un valor de mercado de varios miles de millones de euros para 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) superior al 30%. Según algunas fuentes, el valor puede alcanzar los 20.000 y 30.000 millones de euros para 2030.

En el sector de la movilidad, las baterías de estado sólido están posicionadas para desempeñar un papel crucial debido a su mayor densidad energética y mayor seguridad en comparación con las baterías de iones de litio actuales. Se estima que, para finales de esta década, entre un 5% y un 10% de los vehículos eléctricos podrían estar equipados con baterías de estado sólido, con un crecimiento acelerado a medida que los costes sigan reduciéndose.

s de producción disminuyan y las capacidades de fabricación se amplíen durante la próxima década.

• 1.2. ¿Cómo ven la evolución del valor de esta tecnología en el mercado? ¿Cuál es el mayor reto al que se enfrenta para asumir un coste de mercado competitivo?

La evolución del valor de la tecnología de baterías de estado sólido en el mercado se anticipa altamente positiva, con proyecciones de un crecimiento significativo a medida que esta tecnología se acerca a la comercialización. Las baterías de estado sólido ofrecen una serie de ventajas clave, como una mayor densidad energética y mayor seguridad en comparación con las baterías de iones de litio tradicionales. Estas características las posicionan como una opción preferida para la próxima generación de vehículos eléctricos y otros dispositivos de almacenamiento de energía, lo que incrementa su valor potencial en el mercado.

Actualmente, el mayor reto al que se enfrenta esta tecnología para asumir un coste de mercado competitivo es lograr un coste de producción inferior al de las tecnologías convencionales. Algo que poco a poco se está ya logrando con propuestas como las de Basquevolt, que predicen reducciones de precio respecto al actual superiores al 30%.

Superar este desafío requiere avances en la eficiencia de la producción, el desarrollo de materiales más económicos y la creación de cadenas de suministro robustas que puedan soportar la demanda a gran escala. Además, será crucial la inversión continua en investigación y desarrollo para optimizar la tecnología y reducir costos, lo que permitirá que las baterías de estado sólido se conviertan en una opción más asequible y ampliamente adoptada en el mercado global.

• 1.3. ¿Qué papel juega la legislación europea y las políticas energéticas actuales para impulsar esta tecnología?

La legislación europea y las políticas energéticas actuales desempeñan un papel crucial en el impulso de la tecnología de baterías de estado sólido, al establecer un marco regulatorio y financiero que favorece su desarrollo y adopción. La Unión Europea ha adoptado una serie de políticas destinadas a acelerar la transición hacia una economía más verde y sostenible, en la cual las baterías avanzadas, como las de estado sólido, son fundamentales para cumplir con los objetivos de descarbonización y movilidad eléctrica; así como también ser un pilar para asegurar la competitividad del territorio frente a otros mercados que compiten en esta carrera como Asia o Norteamérica.

Entre las iniciativas clave, destacan el Pacto Verde Europeo y la Estrategia de Baterías de la UE, que promueven la investigación, desarrollo y producción de tecnologías de almacenamiento de energía avanzadas. Además, la reciente legislación sobre baterías, que incluye requisitos estrictos en términos de sostenibilidad, reciclabilidad, y reducción de la huella de carbono, incentiva la innovación en tecnologías más eficientes y seguras, como las baterías de estado sólido.

• 1.4. ¿Qué tipo de apoyo adicional sería necesario desde el ámbito regulatorio para acelerar la comercialización de estas baterías?

Para acelerar la comercialización de las baterías de estado sólido, sería necesario un apoyo adicional desde el ámbito regulatorio que abarque varios frentes. En primer lugar, sería clave la implementación de incentivos fiscales y subsidios específicos destinados a reducir los costes de producción y facilitar las inversiones en infraestructura de fabricación a gran escala.

Asimismo, sería beneficioso seguir fijando (como ya se ha empezado a hacer) estándares normativos claros y homogéneos a nivel europeo que regulen aspectos como la seguridad, el reciclaje y el ciclo de vida de las baterías de estado sólido. Esto no solo promovería una mayor confianza en la tecnología, sino que también impulsaría la adopción de mejores prácticas sostenibles en toda la cadena de suministro. Además, la creación de programas de compras públicas que prioricen las tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía podría generar una demanda inicial suficiente para acelerar la comercialización y fomentar la competitividad.

Por último, un apoyo continuo en la financiación de proyectos de investigación y desarrollo a través de programas similares a Horizonte Europa sería esencial para superar los desafíos técnicos pendientes y garantizar que Europa permanezca a la vanguardia en la producción de baterías de estado sólido.

2. Aplicaciones Esperadas y Ventajas

• 2.1. ¿Cuáles son las principales aplicaciones esperadas para las baterías en estado sólido en el sector de la movilidad?

Las principales aplicaciones esperadas para las baterías de estado sólido en el sector de la movilidad se centran en su uso en vehículos eléctricos (VE), donde esta tecnología ofrece una serie de beneficios significativos. Se espera que estas baterías se utilicen ampliamente debido a sus propiedades clave, como una mayor densidad energética y una mayor seguridad en comparación con las baterías de iones de litio tradicionales

Además, las baterías de estado sólido son especialmente atractivas para aplicaciones en vehículos eléctricos de larga distancia, como camiones y autobuses, donde la necesidad de un mayor rango de operación y la seguridad son prioritarias. La mayor estabilidad térmica y la menor propensión al sobrecalentamiento de estas baterías las hacen más seguras y fiables para este tipo de aplicaciones.

Finalmente, se espera que las baterías de estado sólido desempeñen un papel importante en la próxima generación de vehículos eléctricos ligeros y compactos, como motocicletas, scooters, patinetes eléctricos, así como en dispositivos de movilidad para personas con movilidad reducida, como sillas de ruedas eléctricas. En estos casos, su tamaño reducido y su capacidad para almacenar más energía en un espacio menor serán ventajas competitivas clave.

3. Diferencias entre Tecnologías según la Aplicación

• 3.1. ¿Qué diferencias clave se pueden observar entre las baterías de estado sólido y otras tecnologías de baterías (iones de litio, litio-azufre, etc.) cuando se aplican en diferentes vehículos y dispositivos de movilidad?

Las baterías de estado sólido presentan varias diferencias clave en comparación con otras tecnologías de baterías, como las de iones de litio, litio-azufre, y sodio-ion, especialmente cuando se aplican en diferentes vehículos y dispositivos de movilidad.

1. Densidad energética:

Las baterías de estado sólido ofrecen una mayor densidad energética que las baterías de iones de litio tradicionales. Esto significa que pueden almacenar más energía en un espacio más reducido, lo que es crucial para vehículos eléctricos que requieren una mayor autonomía, como automóviles y camiones eléctricos. En comparación, las baterías de litio-azufre también prometen alta densidad energética, pero su ciclo de vida útil aún es un desafío. Las baterías de sodio-ion, aunque menos costosas, suelen tener una menor densidad energética, lo que las hace menos adecuadas para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitados, como en vehículos ligeros y dispositivos de movilidad personal.

2. Seguridad:

Una de las principales ventajas de las baterías de estado sólido es su mayor seguridad, debido a la ausencia de electrolitos líquidos inflamables, que son comunes en las baterías de iones de litio. Esto reduce significativamente el riesgo de incendios y explosiones, lo cual es especialmente importante en aplicaciones de alta demanda energética, como vehículos eléctricos de largo alcance y dispositivos de movilidad para personas con movilidad reducida. Las baterías de litio-azufre también ofrecen mejoras en seguridad, pero aún están en etapas tempranas de desarrollo en comparación con las baterías de estado sólido.

3. Ciclo de vida y estabilidad:

Las baterías de estado sólido tienden a tener una mayor estabilidad química y un ciclo de vida más largo en comparación con las baterías de litio-azufre y sodio-ion. Esto se traduce en una menor degradación con el tiempo, lo que es beneficioso para vehículos que requieren durabilidad, como autobuses eléctricos y vehículos comerciales. Las baterías de sodio-ion, aunque atractivas por su bajo costo y abundancia de materiales, suelen tener una vida útil más corta y menor estabilidad a largo plazo, lo que las limita en aplicaciones que requieren un rendimiento prolongado.

4. Coste y escalabilidad:

Actualmente, las baterías de estado sólido tienen un coste superior a las de iones de litio y sodio-ion. Sin embargo, a medida que la tecnología está ya industrializándose, se están alcanzando economías de escala donde los costes están disminuyendo, haciéndolas igual de competitivas que las de litio-ion. Esta tendencia se espera que se refuerce en los próximos años.

Las baterías de sodio-ion, por su parte, son más económicas y utilizan materiales más abundantes, lo que podría hacerlas más atractivas para aplicaciones de bajo costo, aunque con compromisos en cuanto a rendimiento.

En resumen, las baterías de estado sólido ofrecen ventajas significativas en términos de densidad energética, seguridad y estabilidad, haciéndolas ideales para aplicaciones de alta demanda y largo alcance en la movilidad eléctrica. El gran reto ahora, que ya se está empezando a lograr, es asegurar un coste competitivo y la escalabilidad de la tecnología.

4. Principales Players

• 4.1. ¿Quiénes son los principales actores (empresas e instituciones) que están liderando el desarrollo y la comercialización de baterías de estado sólido?

A nivel de empresa, existen diferentes empresas que están liderando estos desarrollos. Hasta ahora, grandes empresas asiáticas como CATL (China), Panasonic (Japón), LG (Corea del Sur) o SK (Corea) han captado la mayor atención, sobre todo aprovechando su posición de liderazgo en las tecnologías convencionales de litio-ion.

Sin embargo, en los últimos años han ido apareciendo diferentes start-ups y nuevos agentes con propuestas innovadoras de alto potencial que les están haciendo competir desde un punto de vista tecnológico con los gigantes mencionados anteriormente. Aquí destacan casos como los de Solid Power (EEUU), QuantumScape (EEUU), SES (EEUU), Factorial (EEUU), Prologium (Taiwan) o Welion (China). A nivel europeo también contamos con compañías que están liderando el desarrollo tecnológico de estas baterías con propuestas 100% europeas, como la ya mencionada Basquevolt o la francesa Blue Solutions.

• 4.2. ¿Qué papel juega CIC energiGUNE en este ecosistema y cuáles son sus principales colaboraciones o proyectos?

CIC energiGUNE juega un papel destacado; no en vano somos uno de los centros de referencia en este campo y contamos con algunos de los mejores expertos del mundo en esta materia.

Nuestro enfoque y equipo transversal nos permite trabajar e investigar en campos clave para el desarrollo de estas tecnologías; como la composición de materiales y sus componentes (electrolito, ánodo y cátodo), su proceso de ensamblado, su fabricación y escalado… todo ello además sin olvidar aspectos clave que marcarán también el devenir de estas tecnologías, como su coste asociado o impacto ambiental.

Estas capacidades y experiencia explican que actualmente formemos parte y lideremos las principales iniciativas europeas en torno a estas tecnologías a la vez que colaboramos con las grandes empresas lideres en la carrera por la comercialización de estas baterías.

5. Competencia Regional

• 5.1. ¿Cómo se está desarrollando la competencia regional para dominar la tecnología de baterías de estado sólido? (Ej. Europa vs. Asia vs. Norteamérica)

El liderazgo en la investigación y desarrollo de baterías de estado sólido ha estado dominado hasta ahora por Asia, con países como China, Japón y Corea del Sur a la vanguardia. En los últimos años sobre todo ha destacado el papel de China, que ha hecho importantes inversiones en este campo, apoyada por políticas gubernamentales que fomentan la innovación tecnológica y una rápida escalabilidad en la producción.

A pesar del dominio asiático, Europa y América del Norte están acelerando su participación en la carrera por el liderazgo en baterías de estado sólido.

La Unión Europea ha adoptado un enfoque integral para impulsar el desarrollo de baterías avanzadas, incluyendo las de estado sólido, a través de una combinación de políticas regulatorias, inversiones en investigación y desarrollo, y la creación de una infraestructura industrial adecuada junto a diferentes incentivos para desarrollar empresas locales.

En el caso de Norteamérica, su impulso está liderado por EEUU, que ha lanzado una serie de iniciativas para apoyar la innovación en esta área, con un enfoque particular en la reducción de la dependencia de suministros extranjeros para materiales críticos y la construcción de una cadena de suministro nacional robusta.

• 5.2. ¿Qué regiones o países están liderando en la investigación y desarrollo de estas baterías, y por qué?

Las tres regiones y países mencionados anteriormente son los grandes impulsores del sector, debido a su interés estratégico y económico en liderar esta industria. De ahí la fuerte inversión que tanto en empresas como en investigación están llevando a cabo todos ellos, lo que demuestra las altas expectativas que hay en torno a estas tecnologías para los próximos años.