Almacenamiento de energía

Almacenamiento de Energía

El grupo de investigación en Almacenamiento de Energía está centrado en investigar, desarrollar y transferir al tejido empresarial soluciones dentro del ámbito del almacenamiento de energía. Actualmente, las tecnologías en las que centramos nuestra investigación son los sistemas de almacenamiento electroquímicos, principalmente baterías (litio-ion, sodio-ion y baterías de plomo ácido), los supercondensadores y los sistemas de almacenamiento basados en hidrógeno. Actualmente, también se están comenzando a estudiar nuevas tecnologías como las baterías de estado sólido.

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El grupo se centra en 4 líneas de investigación, las tres primeras orientadas a baterías y supercondensadores. Una línea dedicada a modelado y simulación de estos sistemas, otra a la electrónica asociada al sistema de almacenamiento y una tercera dedicada a la algoritmia que implican las tecnologías de almacenamiento y las aplicaciones en las cuales están presentes. Finalmente, tenemos una cuarta línea de investigación dedicada a la tecnología de hidrógeno.

 

Líneas de investigación

Modelado y simulación

En esta línea, hemos trabajado la tecnología li-ion hasta ahora. Realizamos modelos de parámetros concentrados y modelos físicos para modelar el comportamiento eléctrico, electroquímico, térmico y en degradación de sistemas de almacenamiento. Además, también estudiamos la manera de reducir el orden de estos modelos para que se ejecuten más rápido en microprocesadores de un sistema BMS. Por otro lado, en cualquiera de estos modelos, su parametrización es un aspecto clave y para ello trabajamos técnicas de caracterización de sistemas de almacenamiento, desarrollando nuestras propias metodologías para conseguir nuestro objetivo. El software que utilizamos en esta línea es Comsol Multiphysics y/o Matlab-Simulink.

Electrónica asociada al Sistema de Almacenamiento

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En esta línea estudiamos la electrónica necesaria en una aplicación con sistemas de almacenamiento. Comenzando por el battery management system, el hardware necesario en estas tarjetas, las medidas a realizar, el sistema de equilibrado (activo o pasivo), las comunicaciones y los elementos que garantizan la seguridad del sistema.

Por otra parte, trabajamos la electrónica de potencia necesaria en estas aplicaciones. Estudiamos topologías de convertidor interesantes para cargadores de baterías, convertidores serializables y paralelizables para construir battery packs robustos y modulares, analizando en este caso los principales beneficios de implementar un battery pack modular. Todo este trabajo siempre contrastado a través de prototipos reales de nuestros convertidores y de nuestros battery packs.

Algoritmia

En esta línea de investigación el equipo se centra en dar soluciones a nivel de sistema de almacenamiento y de aplicación. A nivel de sistema de almacenamiento se trabaja la implementación de modelos en sistemas BMS (ya sean modelos reducidos o de orden más alto), se desarrollan algoritmos de estimación de variables como el SOC, SOH y SOF para baterías de litio-ion, y se trabajan algoritmos MPC (Model Predictive Control) para sistemas de almacenamiento híbridos para reparto de potencia (híbridos de supercondensador con batería, o de batería de potencia y de energía). Finalmente, a través de modelos físicos avanzados de batería se están estudiando algoritmos para prevenir o minimizar su degradación.

A nivel de aplicación se estudian entornos donde estén presentes los sistemas de almacenamiento junto con otras fuentes de energía (de origen renovable o directamente la red eléctrica principal) para tratar de optimizar la gestión de energía del sistema completo. Para ello se utilizan técnicas de machine learning para realizar estimaciones de generación renovable o del consumo de la aplicación.

Hidrógeno

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En esta nueva línea de investigación se pretende complementar el conocimiento adquirido en sistemas de almacenamiento basados en baterías y supercondensadores. Uno de los temas que se está tratando es el de la electrolisis para la obtención de hidrógeno como combustible limpio. Además, se está trabajando la temática de las pilas de combustible como alternativa de las baterías actuales para aplicaciones de movilidad eléctrica pesada y aplicaciones industriales.

Por último se está trabajando en la sensorización, monitorización y en los actuadores necesarios en un sistema de hidrógeno y en el análisis del riesgo y seguridad de esta temática, ya que las condiciones de almacenamiento y operación del hidrógeno requieren de un sistema robusto y seguro para su futura operación masiva.

 

 

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Las aplicaciones de interés para el grupo de investigación son la movilidad eléctrica, aplicaciones de redes eléctricas y microredes, las aplicaciones en el entorno de la salud, aplicaciones industriales y el almacenamiento en aplicaciones residenciales.

Además de trabajar con diferentes empresas del entorno y de otros países, el grupo de investigación también participa en distintos proyectos de investigación colaborativos a nivel de la CAPV, España y Europa.

El grupo de investigación tiene una relación de colaboración muy estrecha con el Centro Tecnológico Ikerlan y con el Centro de FP de Somorrostro, además de colaboraciones con el CIC Energigune, Universidad de Zaragoza y Universidad de Colorado Springs, entre otros, todos ellos centros de referencia en estas temáticas.

 

PROYECTOS DESTACADOS

 LIBERTY: Lightweight Battery System for Extended Range at Improved Safety. Financiado por la Comisión Europea.

 

 

 SEABAT: Solutions for large batteries for waterborne transport. Financiado por la Comisión Europea.
 CICE2020: Investigación en materiales y sistemas estacionarios de almacenamiento de energía para la transición energética. Financiado por el Departamento de Industria del Gobierno Vasco.

 

 SIBALI: Simulación de Baterías de Litio-ion. Financiado por Feder/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades - Agencia Estatal de Investigación.

 

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Ficha del grupo 

 

 

 

 

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