Todo el mundo parece estar de acuerdo. La transición verde es uno de los objetivos que definen a Europa y a España, y conseguirla es un objetivo prioritario para nuestra sociedad. Pero, ¿cuáles son los principales retos a los que no enfrentamos en 2023 para lograr un mundo más sostenible y eléctrico?
Un grupo de 57 investigadores de la Universidad Carlos III, en colaboración con el equipo de Disruptores e Innovadorea (D+I), han trabajado en para dar respuesta a estas preguntas, así como a otros nueve retos a los que se enfrenta la sociedad española para impulsar hoy la innovación. El resultado es un estudio presentado esta misma semana donde se aborda el desafío de la electrificación, como punta de iceberg del movimiento ecológico europeo.
Aunque normalmente se asocie al coche eléctrico y a la dependencia actual de los combustibles fósiles, hemos de recordar que la transformación sostenible también está ligada a otros medios de transporte (como el avión o el barco) y al propio consumo doméstico e industrial.
“Estamos en un momento óptimo en cuanto a todo lo que tiene que ver con las energías renovables y que provoca simpatías entre la población, pero también es cierto que genera confusiones y esta es una de las cosas que hay que combatir”, advierte Beatriz Galiana, investigadora del grupo Materiales avanzados para aplicaciones en energía solar UC3M.
Como ejemplo de ese desconcierto o falta de información en esta materia, Jean Yves Sánchez, investigador del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química UC3M pone como ejemplo la preocupación de los usuarios de vehículos eléctricos por la autonomía: “La mayoría de ellos no recorre más de 40 kilómetros al día, por lo que no necesitaría baterías muy grandes que, además, consumen más. Y eso hay que hacérselo entender”.
El investigador recuerda cuando en los años 90 formó parte de un equipo formado por expertos en química y electricidad con el que desarrollaron un coche eléctrico “con buen resultado técnico, pero cometimos un error: no incluir a sociólogos en las investigaciones que realizábamos para informar y preparar a los ciudadanos sobre esta innovación”.
Ambos investigadores abogan por el diseño de políticas estratégicas que impulsen energías más limpias teniendo en cuenta que no solo tienen que ver con el aquí y ahora, acuciados por la actual crisis energética derivada del conflicto entre Rusia y Ucrania, sino con la capacidad energética de los países, las sociedades y la población para conseguir autonomía.
Año récord para el sector fotovoltaico
En esa búsqueda de la autonomía energética, el sector fotovoltaico registró en 2021 un año récord en España con la instalación de casi 4.700 megavatios (MW), entre plantas de suelo y autoconsumo, según datos de la Unión Española Fotovoltaica (UNEF). En autoconsumo, la potencia se incrementó en 1.203 MW, lo que representa un crecimiento de más del 100% respecto al año anterior.
Entre los consumidores que están optando por esta fuente de energía alternativa está Jean Yves Sánchez, quien confirma que tras la instalación de paneles solares en su casa ha reducido un 25% el gasto en energía. “Lo próximo es poder recargar el vehículo eléctrico”, afirma. Aunque las perspectivas son positivas, sigue faltando un largo camino para el desarrollo de soluciones más eficientes, no solo para la generación de energía a partir de fuentes más limpias, también para su almacenamiento.
Las baterías juegan en este sentido un rol esencial. Se estima que la demanda mundial de baterías eléctricas, tan sólo para vehículos, se multiplicará por quince de cara al año 2030. Lo mismo sucederá con los acumuladores domésticos en ciudades y en plantas industriales. Pero, actualmente, el coste y la capacidad de almacenamiento limitada de las tecnologías de iones de litio obligan a innovar y buscar alternativas que posibiliten este salto energético tan ambicioso.
En ello trabaja este investigador a través de un proyecto en el que han diseñado electrodos muy gruesos que faciliten la fabricación de paneles solares híbridos. “La idea es poder almacenar la energía eléctrica que producen los paneles solares en una batería colocada debajo del panel, pero en este momento no hay ninguna en el mercado que pueda aguantar el calor que se genera (las de litio no soportan más de 40º) y a los que se ven sometidos estos paneles en lugares de África o Arabia”, explica.
Baterías de estado sólido para rebajar los costes un 40%
Mejorar la gestión energética es vital en el futuro, con una producción más ecológica y dispositivos de conversión y almacenamiento más inteligentes. Es el caso de las baterías de estado sólido. Esta tecnología permitiría, según BloombergNEF y con la producción a gran escala de estas pilas, rebajar los costes un 40% respecto a las actuales baterías de litio. Además, podrán ofrecer hasta un 70% más de energía por unidad de volumen en comparación con las ya existentes de electrolito líquido.
En la búsqueda de esas alternativas, se están optando por tecnologías de sodio, magnesio o calcio. Sobre esta última trabaja Jean Yves Sánchez a través de la propuesta Vidicat con la que “pretendemos desarrollar un nuevo concepto de material basado en ionómeros nanocompuestos actuando tanto como electrolito libre de líquido como aglutinante de electrodos”, detalla.
Y recuerda que el desarrollo de estos nuevos equipos de almacenamiento está directamente relacionado con el problema de los recursos limitados. Un punto de vista que comparte Galiana, quien hace mención a su paso hace unos meses por un encuentro internacional celebrado en Estados Unidos sobre energía fotovoltaica: “Hace 20 años, en este mismo congreso, el estudio de materiales y de los resultados vinculados a la física de materiales copaba las conversaciones. Este año, la mitad de los eventos que se han celebrado en el marco de este encuentro tenía que ver con el suministro y la estrategia política estadounidense”.
“Están empezando a hacer números para ver cuánta fotovoltaica es necesario instalar para llegar a los objetivos que nos hemos impuesto y se plantean dos problemas: el acceso a los materiales y la rapidez, tanto para sintetizarlos para tener la pureza que se requiere como al tiempo que precisan los centros de producción para fabricar esos paneles”, aporta esta experta en caracterización de materiales.
Garantizar el suministro de energía no tiene que ver únicamente con su generación y almacenamiento, también con el modo en que la consumimos. Construir, por ejemplo, edificios más eficientes energéticamente provocaría un uso más racional de estos recursos y reduciría la demanda de materias primas que escasean, como el silicio, el aluminio o la plata.