Elkarrizketa

Beroa metatzeko teknologiak, deskarbonizazio energetikoaren irtenbide

ELKARRIZKETA

Elena Palomo, CIC energiGUNEren Energia Termikoko Soluzioen Ataleko Zuzendaritza Zientifikoko arduraduna

CIC energiGUNE euskal ikerketa-zentroa erreferentea da baterien, energia termikoaren eta hidrogenoaren metaketan, baita Basque Research and Technology Alliance (BRTA) aliantzako kidea izan ere. Bada, Elena Palomo bertako langilea da: Energia Termikoko Soluzioen Ataleko Zuzendaritza Zientifikoko arduraduna da, eta munduko ikertzaile garrantzitsuenetako bat da, Stanford eta Elsevierreko Unibertsitateak egiten duen “Ranking of the World Scientists” zerrendaren arabera. Elkarrizketa honetan, energia-sektorearen egoerari buruz, berriki egin diren berrikuntza adierazgarrienei buruz eta energia berdeak sustatze aldera BRTA aliantzako zentroen artean gauzatzen den lankidetzari buruz hitz egin digu Elenak.

Bero-metaketaren eremuan, zein egoeratan dago energia-sektorea?

Nahiko merkea izan arren, energia-termikoaren metaketak energia metatzeko beste modu batzuek baino (adibidez, bateria elektrikoek baino) sona txikiagoa izan du orain arte. 

Hainbat arrazoik azaltzen dute hori. Batetik, metaketa termikoak ikaragarri merkea den bero-iturri batekin lehiatu behar izan du gaur arte, gas naturalarekin. Hain da merkea, ezen ekonomikoki ez zen batere erakargarria energia termikoa hornitzeko irtenbide jasangarriago baten alde egitea. Bestetik, eta, seguruenik, aurrekoaren ondorioz, oraindik orain ez dago beroa metatzeko industria ondo ezarririk, eta horrek metaketa termikoaren sustapena mugatu du, eta mugatzen jarraitzen du.

Hala ere, egoera aldatzen ari da. Jarduera-sektore guztiak deskarbonizatzeko borondate politikoak nabarmen lagunduko du horretan. Sektore elektrikoan, sarean energia berriztagarriak (adibidez, PC eta energia eolikoa) ugarituz gauzatuko da deskarbonizazioa, eta, horretarako, sarearen malgutasuna hobetu beharko da. Horri dagokionez, metaketa termikoa aukera interesgarria izan daiteke, energia kostu baxuarekin eta masiboki metatzeko ahalmena daukalako. 

Europa-mailan (bereziki, Alemanian), ixten doazen ikatz-zentralak sarean energia metatzeko sistema bihurtzeko proiektu batzuk abian dira dagoeneko. Oinarrizko ideia xumea da: zentraleko ikatz-galdararen ordez beroa metatzeko sistema bat jartzea da kontua. Sistema hori ‘Joule’ efektuaren bidez kargatzen da, energia elektrikoaren bidez, eta elektrizitatea sortzen du dagoeneko badagoen potentzia-blokearekin, deskargatu bitartean.

Espainian, ziklo konbinatuko instalazio ugari daude, baina, funtzionamenduan oso ordu gutxi egiten dituztenez, errentagarritasun ekonomiko oso baxua dute. 

Instalazio horietan metaketa termikoko sistema bat jarriz gero, onura bikoitza izango litzateke: batetik, errentagarritasuna handituko litzateke, eta, bestetik, sareari malgutasun gehigarria erantsiko litzaioke. Halaber, eguzki-kontzentrazioko zentralak aipatu behar ditugu; izan ere, metaketa-sistemak txertatuta izaten dituztenez, bakarka nahiz instalazio fotovoltaikoekin hibridatuta, elektrizitatea sortzeko sistema oso-oso malguak dira.   

Era berean, metaketa termikoa ezinbesteko osagarria da, aire konprimatua (A-CAES) metatzeko zentralen errendimendua areagotzeko. Egoitza-sektorean, hirugarren sektorean eta industria-sektorean, beroaren elektrifikazioa izango da deskarbonizazioaren palanka nagusietako bat. Hor ere, metaketa termikoak eginkizun garrantzitsua izango du. 

Adibidez, aurreikuspenen arabera, beroa metatzeko gaitasuna duten bero-ponpen erabilera modu esponentzialean haziko da etorkizun hurbilean. Bero-ponpak oso teknologia efizienteak dira energia elektrikoa energia termiko (COP > 3-5) bihurtzeko orduan; izan ere, metaketa termikoz hornituta daudenez, eskaria nahieran lekualda dezakete, eta, horrela, sare elektrikoaren malgutasuna handitu, bi aldeentzat (sarearentzat eta kontsumitzaileentzat) mesedegarria izango den eskema bati jarraikiz. 

Ez dugu ahaztu behar Espainiak eguzki-energia termikoa zuzenean erabiliz deskarbonizaziorako ahalmen handia duela; hala ere, energia mota hori aldizkakoa denez, beroa metatzeko sistemen euskarria behar du behar bezala funtzionatzeko.

Laburbilduz, klima-krisi deiturikoaren ondorioz, deskarbonizazioa helburu bihurtu da, eta horrek aukera aparta ematen du metaketa termikoko teknologiak negozio-xede argiz sendotu eta garatzeko. Seguru asko, bateria termikoen industria bat sortuko da, gaur oso garrantzitsua ez den arren beharrezkoa delako energia metatzeko modu hori hedatu dadin eta energia-sistemaren jasangarritasunari eraginkortasunez lagundu diezaion.

Zure ikerketa-eremuan, zein dira azken urteetan egindako berrikuntza garrantzitsuenak?

Gaur egun merkatuan nagusi diren metaketa termikoko teknologiak bero sentikorraren bidezko metaketa-teknologiak deiturikoak dira. Funtzionamendu-printzipio soil batean oinarritzen dira: likido bat (adibidez, ura edo gatz urtuak) edo solido bat (arrokak, hormigoia, zeramikak, hondakin-solidoak…) berotzean/hoztean kargatzen/deskargatzen da sistema. 

Beren alde dute kostu erlatibo baxuko teknologia helduak direla. Hala ere, badute eragozpenik ere; izan ere, energia-dentsitate baxua dute, eta, ondorioz, aplikazio guztiek jasan ezin duten metaketa-bolumen handiak sortzen dira. Gainera, bero-galeren maila altuak dauzkate, eta, hortaz, epe luzerako metaketa-aplikazioetan ez dira bideragarriak; hala nola, horixe da eguzki-energiaren urtaroen araberako metaketaren kasua.

Gabezia horiek gainditze aldera, komunitate zientifikoa aspalditik ari da energia termikoa metatzeko bestelako moduak jorratzen. Azken urteetan, aurrerapen handiak egin dira metaketa termokimikoan. Hor, erreakzio termokimiko itzulgarrien bidez (normalean, solido-gasa) metatzen eta lehengoratzen da bero-energia. 

Egoitza-beroketako aplikazioetan, aurrerapena handiagoa izan da, eta ur-tanga klasikoek baino askoz ere metaketa-ahalmen trinkoagoa eskaintzen dute dagoeneko, bero-galeren maila txiki-txikiarekin, gainera. Bestetik, beroa distantzia ertain edo luzera galdu gabe garraiatzeko ikuspegi interesgarria irekitzen dute. Ikuspegi hori mesedegarria litzateke hondar-beroa ekoizten duten sektoreen (esaterako, industria-sektorearen) eta bero-kontsumitzaileen arteko sinbiosirako, eta, era berean, energia-sistemaren eraginkortasun orokorra hobetuko litzateke. Alabaina, teknologia horien inbertsio-kostuak handiegiak dira oraindik.

Trinkotasunari, bero-galerei eta kostuei dagokienez, tarteko tokian daude bero sorraren bidezko metaketa-teknologiak. Teknologia horiek materiaren fase-aldaketak (adibidez, fusioa-solidotzea) baliatzen dituzte energia metatzeko, ia-ia modu isotermikoan. Horri begira, fasea aldatzen duten material asko proposatu eta aztertu dira, lan-tenperatura posibleen sorta zabal-zabala osatzeraino, eta erakusketa-proiektu ugari egin dira. 

Dena dela, teknologia horiek ez dute merkatura sartzea lortzen, kostuan ezin direlako lehiatu dagoeneko ezarrita dauden bero sentikorraren bidezko teknologiekin, eta truke-azalera handiko bero-trukagailuen premia kostua murrizteko botila-lepoa da. 

Zentzu horretan, uste dut CIC energiGUNEren apustu zientifiko-teknologikoa erabakigarria izango dela. CIC energiGUNE buru-belarri ari da beroa metatzeko teknologia aitzindari bat garatzen, trinkotasuna eta lehiakortasuna uztartuko dituen teknologia bat lortze asmoz. Egoera solidoan fase-aldaketak izaten dituzten material berrietan oinarritzen da, eta ez solido-likido erako transformazioetan, bero-trukagailuak erabili behar ez izateko. Horrela, metaketaren kostu espezifikoak gaur egungo teknologien kostuekin alderatu daitezke, eta, are, txikiagoak ere izan daitezke; aldi berean, metaketa-bolumenak izugarri murrizten dira. 

Azken batean, egoera solidoan dauden baterien baliokide termikoa da, mugikortasunaren sektoreak bilatzen duena, egungo elektrolito likidozko baterien alternatiba disruptiboa izan dadin.

Bero-metaketarekin lotuta, badago azken urteetan aurrerapauso handiak eman dituen beste alor bat, tenperatura altuko bero-ponpena, hain zuzen ere. Oraindik bide luzea badugu ere, etorkizunean industriaren energia-eraginkortasuna hobetzeko modu aparta izango dira, bai eta, beroa elektrifikatuz, industria deskarbonizatzeko elementu giltzarria izan ere.

BRTA aliantzako kideen arteko lankidetza giltzarria izango da Euskadin energia berdeak (hala nola, termikoa) bultzatzeko orduan? Zure ustez, zein izan daitezke energia-trantsizioan elkarrekin gainditu beharreko hurrengo erronkak?

Euskadi, oso lurralde industrializatua denez, energia berdeak sustatzeko toki egokia da. BRTAk beren espezializazio-eremuan ospe aitortua duten hainbat ikerketa-zentro eta zentro teknologiko biltzen ditu. Bada, zentro horiek, elkarrekin jardunez gero, energiaren eremua premiaz eskatzen ari den ezagutza sortzeko edota teknologia disruptiboak garatzeko erronkari aurre egin liezaiokete. Aliantza horrek garrantzi handiko zientzia- eta teknologia-ekosistema bat osatzen du, eta, ekosistema horretan, gaitasunen eta tokiko industriarekiko harreman iraunkorren sorta zabal-zabala dago.

Zentroen multzoak hainbat alderdi giltzarritan eskaintzen dituen aukerak ugariak dira, bai klima-krisiari eusten laguntzeari dagokionez, bai aurki etorriko diren beste krisi batzuk (hala nola, urarena, hondakinena eta material kritikoena) arintzen laguntzeari dagokienez, kontuan hartuta gaur egungo energia-sistema krisi horiei bide ematen ari zaiela. 

BRTAko zentroen aniztasuna eta osagarritasuna bikaina da. Zehatzegia izan gabe, honako hauek biltzen ditu: material berrien garapena eta fabrikazio aurreratua, prozesu industrial berritzaileen eta hondakinak kudeatzeko zein balorizatzeko metodo berrien proposamena, energiaren teknologia berdeen garapena, sare eta sistema konplexuen kudeaketa adimenduna, datuen tratamendu masiboa, robotika eta abar. 

Gainera, oreka ona dauka oinarrizko ikerketaren, ikerketa aplikatuaren eta ingeniaritzaren artean, osagai beharrezkoak izaki horiek energia-trantsizioa arrakastatsua izan dadin. BRTAn, gainera, batzuetan elkarrekin aritzen ez diren diziplinak batzen dira, zeinak, aterpe beraren pean elkartuta, energiaren eremuan jauzi disruptiboen iturri izan litezkeen. Esate baterako, oraindik irudikatu ere egin ez ditugun garapen teknologiko arrakastatsuak sor litezke materialen zientziaren, nanoteknologien, ingeniaritza kimikoaren, elektronikaren, robotikaren, konputazio aurreratuaren eta abarren eta biologiaren eta natur ekosistemen arteko elkarrizketa emankor batetik.  

CIC energiGUNE BRTAko zentro gehienekin lankidetzan aritzen da aldizka. Bero-metaketaren eremuan, nabarmendu nahi nuke aspaldidanik harreman adeitsu eta emankorra dugula Teknikerrekin, bai eta altzairutegietako hondakinak balorizatze aldera lankidetzan aritzen garela beste zentro batzuekin ere. 

«Hidrogenoaren teknologiak» ikerketa-arloa irekita, zeinak energia-metaketaren eremuan aurretik bazeuden teknologiei gaineratzen zaizkien, BRTAko beste kideekiko harremana hedatzea eta sakontzea espero du CIC energiGUNEk.