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l futuro se emplaza sobre una fina línea entre la ener- gía y las comunicaciones. Esta nueva línea fue plasmada en 2011 por la Plataforma Tecnológica Europea de Smart Grids (ver figura adjunta), que deja al descubierto una red que integra de manera in- teligente las acciones de los usuarios que se encuentran conectados a ella (generadores, consumidores y aquellos que son ambas cosas a la vez), con el fin de conseguir un su- ministro eléctrico eficiente, seguro y sostenible.Pero las redes eléctricas, y por ende las redes inteligentes, se en- cuentran en el corazón de las ciuda- des, donde la cabeza que las gestiona serían las redes y sistemas TIC. La energía es una importante infraes- tructura pública en el entorno de la ciudad, escenario que, según los últimos informes de la ONU, en el año 2050 concentrará al 70% de la población mundial. Esto significa que 6.300 millones de personas convivirán en poco más de 35 años en entornos urbanos.
El movimiento Smart City es una apuesta clara para la mejora del atractivo y la habitabilidad de nuestras ciudades, apoyándose en un modelo de gestión más eficiente y sostenible. La principal motiva- ción para diseñar y desarrollar este
modelo de ciudad inteligente es proveerla de una infraestructura que garantice un incremento de la calidad de vida para sus ciudadanos
y una mayor eficiencia de sus recur- sos (entendiendo por recursos todos los activos de la ciudad: paradas de autobús, centros comerciales, ilu-
n Esquema conceptual de una SmartGrid. (Hitachi).
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minación, edificios,…), soportados dentro de una red de información y comunicación adecuada.
El concepto de ciudad inteligente (Smart City) se está consolidando como uno de los elementos básicos de las estrategias de innovación de las ciudades, siendo una prioridad para la Unión Europea en su ho- rizonte 2020 y una de las posibles estrategias de especialización en I+D+i. Aunque hay muchos puntos de vista diferentes en cuanto a lo que una ciudad inteligente real- mente es, las ciudades se enfrentan a retos comunes.
Smart City afecta a todos los ser- vicios que se prestan en la ciudad: movilidad, producción y distribu- ción de servicios urbanos (energía, agua, etc.), educación, salud, emer- gencias, seguridad, atención a las personas, etc.
Desde el ámbito de acción de los expertos en cada sector, como lo es Albufera Energy Storage en cuanto a almacenamiento energético y sus aplicaciones dentro de las necesida- des sociales, se realizan continuos pasos para facilitar nuevas e in- usuales alianzas con otros sectores y hacer el ejercicio de reinventarse con el fin de crear nuevos modelos de negocio, con una mente abierta y reuniendo los parámetros habituales de mercado, como el retorno de la inversión (beneficios), los recursos (inversiones y recursos existentes) y los riesgos, que marcan la hoja de ruta de toda empresa.
Desde la Dirección General de la Comisión Europea se planteaba en sus informes de 2012 que se requieren nive- les más altos de alma- cenamiento de energía para la flexibilidad y estabilidad de la red y para hacer frente a la creciente utilización de viento intermitente y luz solar. Las ciudades inteligentes, un objeti- vo clave de la política energética, requieren de redes inteligentes y de almacenamiento inte- ligente.
Así, desde su creación, hace ya casi dos años, Albufera Energy Sto- rage trabaja desde la experiencia de su equipo en las Smart Grids y las Smart Cities, para la integración de nuevas tecnologías de almacena- miento que favorezcan la calidad del suministro eléctrico y la gestión del mismo, teniendo muy presentes las necesidades del ciudadano.
En este marco de investigación y desarrollo de nuevas tecnologías de almacenamiento aptas tanto para aplicaciones cotidianas como algo más excepcionales, las baterías de metal-aire han demostrado tener el potencial de almacenar más energía que las baterías de ion-litio, que hoy día se utilizan en vehículos eléc- tricos y algunas aplicaciones de la red eléctrica. Dependiendo de los materiales utilizados, las baterías de metal-aire también podrían ser menos caras que las baterías de
plomo-ácido, que son las baterías recargables más baratas y que se utilizan con más frecuencia en apli- caciones de generación fotovoltaica o automoción.
Sin embargo, aunque las baterías de metal-aire no recargables se han utilizado comercialmente durante mucho tiempo (su uso es frecuente en audífonos, por ejemplo), ha sido difícil hacer que sean recargables. En una batería de metal-aire, el metal (como el zinc, el aluminio, el litio, etc.) reacciona con el oxígeno del aire para generar electricidad.
Para recargar repetidamente una batería de metal-aire, es necesario extraer el oxígeno y formar el metal de nuevo. Sin embargo, las estruc- turas que el metal tiende a formar tras ello, presentan ciertas desven- tajas que dificultan su ciclabilidad o aumentan el espacio necesario para ello.
Por otra parte, crear un electrodo de aire de larga duración (el punto de in- teracción entre la batería y el medio exterior) también resulta difícil. Los existen- tes funcionan muy bien para baterías de un solo uso, pero no para baterías recargables destinadas a durar más tiempo.
Dentro de la familia de Metal-aire, cada pareja electroquímica tiene dife- rentes retos para el logro de la recargabilidad eléc- trica. Aunque en todos los casos la carga en electrolito acuoso no es posible por varias razones, así que es
n Esquema básico de la tecnología de baterías Metal-aire (Phinergy).
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necesario sustituir los electrolitos por compuestos orgánicos o líquidos iónicos.
Con todo, son numerosas las em- presas que han invertido esfuerzos en la I+D relacionada con esta tecnología, empezando por el Litio- aire, que ha demostrado tener 4 veces más energía que el tradicional Litio-ion, hasta el Zinc-Aire o el reciente, Aluminio-Aire.
En este escenario, la start-up estadounidense Fluidic Energy ha desarrollado un prototipo de zinc- aire recargable cuya primera apli- cación es la sustitución de sistemas de respaldo diesel y de batería de plomo-ácido para torres de teleco- municaciones, así como para otras empresas que necesiten un sumi- nistro constante de energía.
Tras desarrollar nuevos compo- nentes específicos como electrodos de aire de alta duración, líquidos iónicos que no evaporen o aditivos necesarios para que el zinc funcio- nase en las condiciones óptimas, parece que podrían competir con las recientes baterías de GE en el campo de las telecomunicaciones, aunque requieran aún de varios años aún de desarrollo para su co- mercialización formal.
Igualmente, en los últimos 50 años se han hecho muchos esfuerzos para desarrollar otras tecnologías de Metal-Aire como el Aluminio-Aire por parte de empresas como VARTA y ahora Albufera Energy Storage.
Y es que el aluminio se presenta como un material muy atractivo
para el ánodo dentro del mundo del almacenamiento energético. Su densidad energética gravimétrica, cercana a los 3Ah/g, es comparable con la del Litio (3.86 Ah/g) y su den- sidad energética volumétrica (8.04 Ah/cm3) es cuatro veces superior a
la del Litio.
Sin embargo, la capa de óxido de pasivación formada en la superficie del aluminio disminuye drástica- mente el voltaje de la celda, que es el principal problema del sistema Al ánodo.
Es hoy en día cuando Albufera Energy Storage comienza a avanzar en el marco de un proyecto NEO- TEC concedido por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI).
Por su parte, empresas como la israelí Phinergy ya han demos- trado las bondades del Al-aire en aplicaciones de movilidad eléctrica recorriendo en Canadá hasta 1.600 km con un Citroën C1 dotado de una batería primaria de esta tec- nología.
Es así como esta tecnología, que habitualmente ha encontrado su nicho de negocio en sistemas por- tátiles para aplicaciones militares, abre su campo de acción, a la espera del modelo recargable prometido por Albufera Energy Storage, cuyas aplicaciones podrían ser tan útiles para el entorno en que se las conoce actualmente, como para movilidad eléctrica, como para integración en sistema estacionarios como la gene- ración de energía renovable.
En el futuro desarrollo de las necesidades energéticas y las redes inteligentes, según la estrategia es- tablecida por la Unión Europea para los próximos 40 años, el éxito de este mercado emergente dependerá de un almacenamiento eficiente de la electricidad mediante:
• La integración de fuentes de generación renovables en las redes de transmisión y distribución de electricidad.
• La generación de electricidad distribuida, es decir, a partir de múltiples fuentes de energía deslo- calizadas en Europa.
• Demanda activa de potencia, donde el usuario tendrá fuentes de generación disponibles, además de su consumo y la suficiente in- formación sobre recursos para su gestión.
• Transporte limpio y sostenible con vehículos más eficientes (híbri- dos y eléctricos).
Como resultado del inminente esfuerzo financiero que Europa va a realizar, aparecerán nuevos siste- mas y tecnologías, donde seguro que los desarrollos de Metal-Aire jugarán un papel importante.
Tal es así el empuje de esta tec- nología en Europa, que en abril de 2015 tendrá lugar por primera vez en Europa el Metal-Air Batte- ries International Congress (www. mabicongress.com).
Patricio Peral Galindo
Albufera Energy Storage
n Esquema básico batería Aluminio-Aire e Imagen Prototipo de la- boratorio de una celda de Aluminio Aire (Albufera Energy Storage) .