Un método informático para lograr unas baterías más ecológicas
Se están realizando esfuerzos concertados para aumentar la cantidad de energía renovable disponible en la red. Para que ello tenga éxito, se necesitan nuevas formas de almacenar esta energía y compensar los momentos en que no hay viento o hay poco sol. Las baterías de flujo redox (BFR) es una de las tecnologías que ha demostrado su potencial en este ámbito. La energía se almacena en un líquido y se puede liberar cuando aumenta la demanda, lo cual podría ayudar a que las fuentes de energía renovables se adapten mejor a las necesidades de la red.
Optimizar la identificación de materiales orgánicos
«Sin embargo, un reto clave es que la mayoría de los materiales utilizados para fabricar BFR, por ejemplo metales como el vanadio, no están disponibles en la Unión Europea —señala el coordinador del proyecto SONAR, Jens Noack, de la Sociedad Fraunhofer (Alemania)—. Si queremos establecer un suministro energético sostenible, necesitamos encontrar materiales orgánicos disponibles en abundancia». Por tanto, el objetivo del proyecto SONAR, financiado con fondos europeos, era encontrar métodos par optimizar la identificación de materiales orgánicos abundantes y viables que, después, se pudieran emplear para fabricar BFR. Para ello, el proyecto aúno a universidades e institutos de investigación, así como a socios industriales, productores de materiales y expertos informáticos. El equipo del proyecto empleó métodos informáticos para lograr un cribado de alto rendimiento de posibles materiales candidatos. «Esta fue la motivación: acelerar el proceso de investigación mediante cribados iniciales por ordenador —explica Noack—. Después, los candidatos prometedores se pueden sintetizarse en el laboratorio».
Método lineal de cribado de alto rendimiento
Se desarrollaron demostradores en línea, que se publicaron en acceso abierto, para destacar el potencial de este método informático. Se han desarrollado varios componentes y modelos que se pueden combinar para crear un método de cribado lineal de alto rendimiento. «Creamos demostradores para trabajar a distintas escalas y abordar distintos problemas —agrega Noack—. Empezamos en la escala cuántica, después en la de electrodos y, por último, llegamos hasta la escala de red». Los método informáticos pioneros de SONAR también incluyen la estimación de las reacciones en el electrodo, responsables de la mayor parte de las pérdidas de energía y rendimiento, así como de las reacciones de sitio. «Hay que tener en cuenta todos estos factores —comenta Noack—. Si podemos identificar posibles reacciones de sitio desde el principio, sabremos que un material concreto no será viable económicamente». Se idearon otros modelos económicos que facilitarían a los desarrolladores calcular el coste potencial del uso de determinados materiales para BFR a nivel de red. «En último término, el factor determinante es el coste total», señala Noack.
Identificación de materiales orgánicos disponibles en abundancia
El cribado de alto rendimiento significa que los usuarios pueden realizar un cribado en tiempo real de posibles materiales orgánicos, sin necesidad de efectuar pruebas de laboratorio. Noack cree que la modelización por ordenador a escala cuántica interesará sobre todo a investigadores universitarios y científicos, que buscan ampliar los límites del conocimiento. Por su parte, los modelos analíticos tecnoeconómicos interesarán más a la industria, deseosa de comprobar qué materiales tienen más probabilidades de ser comercialmente viables. En el proyecto SONAR se han logrado ambas cosas y se ha desarrollado un proceso modular de alto rendimiento que, ahora, se puede utilizar para identificar materiales orgánicos disponibles en abundancia. «El próximo paso consistirá en buscar candidatos —añade Noack—. Algo que ya tenemos previsto empezar a hacer».
Palabras clave
SONAR, baterías, baterías de flujo redox, energía, orgánico, redox, cuántico, electrodo
