FLEXHYBAT: Baterías de segunda vida para alargar la vida útil de las centrales hidroeléctricas reversibles

La transición energética está transformando el funcionamiento de la red eléctrica. La creciente penetración de energías renovables variables exige centrales capaces de responder con rapidez a los cambios de demanda y de proporcionar servicios auxiliares de red, como la regulación de frecuencia. En este contexto, las centrales hidroeléctricas reversibles tienen un papel clave para aportar estabilidad y flexibilidad al sistema.

Sin embargo, esta nueva función operativa tiene un coste tecnológico. Cuando las turbinas trabajan en rangos de funcionamiento más amplios y en condiciones fuera de especificación, aumentan las cargas dinámicas y el desgaste de los componentes hidromecánicos críticos, como el rodete de la turbina o los mecanismos de regulación del caudal. Esto puede reducir la vida útil de los equipos, alargar los periodos de revisión e incrementar los costes de operación y mantenimiento. El reto, por tanto, es encontrar soluciones que permitan prestar servicios de red con mayor flexibilidad sin penalizar la fiabilidad ni la rentabilidad de la central.

FLEXHYBAT propone una solución basada en la hibridación de turbinas hidroeléctricas con sistemas de almacenamiento con baterías de segunda vida. Estas baterías pueden actuar como elemento amortiguador entre las demandas rápidas de la red y la respuesta mecánica de la turbina, absorbiendo parte de las fluctuaciones y reduciendo los movimientos continuos de los componentes hidromecánicos. De este modo, el sistema híbrido puede contribuir a reducir el desgaste, mejorar la eficiencia operativa y ofrecer una respuesta más rápida y precisa a los servicios auxiliares.

El proyecto combina modelización, simulación de red, gemelos digitales, caracterización experimental de baterías y validación mediante sistemas de laboratorio a escala reducida y hardware-in-the-loop (una metodología de prueba en la que una parte del sistema es real —en este caso los componentes— y el resto del sistema se representa mediante una simulación en tiempo real). También desarrolla modelos de baja complejidad, pero precisos, para describir el rendimiento y el envejecimiento de baterías de segunda vida, así como metodologías para reducir los tiempos de prueba y facilitar su reutilización. Otro elemento relevante es la estandarización de fichas de datos de baterías de segunda vida, con el objetivo de aportar mayor seguridad y trazabilidad al proceso de reaprovechamiento.

Los resultados esperados apuntan a que una batería relativamente pequeña podría tener un impacto muy significativo: una potencia de batería de aproximadamente el 4% de la potencia de la turbina se considera un punto óptimo, y esta configuración puede reducir hasta un 50% el movimiento acumulado de los actuadores mecánicos durante servicios de regulación automática de frecuencia. También se esperan reducciones importantes de los ciclos de esfuerzo en componentes como el mecanismo de los álabes directores y el rodete de la turbina.

La aportación de la UPC se centra en dos ámbitos complementarios. El CDIF aporta su conocimiento en el principio de funcionamiento de las turbinas hidráulicas, la diagnosis, los mecanismos de degradación, la modelización dinámica y la evaluación del impacto de la hibridación sobre la vida útil de los componentes críticos. Por su parte, el EPIC contribuye con su experiencia en caracterización térmica y eléctrica de baterías, modelización, estimación del envejecimiento y análisis de baterías de segunda vida. Esta combinación permite abordar el reto desde una perspectiva integrada, conectando el comportamiento hidromecánico de la central con el rendimiento del sistema de almacenamiento.

El proyecto utiliza como demostrador la central hidroeléctrica reversible Sallente-Estany Gento, situada en la Torre de Cabdella, en el Pallars Jussá. La instalación permite analizar en un entorno real las condiciones de funcionamiento, las necesidades de almacenamiento y el impacto potencial de la hibridación sobre la flexibilidad de la central.

Consorcio, presupuesto y financiación

FLEXHYBAT está coordinado entre la UPC y la Universidad de Oviedo (UNIOVI). El proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (PID2022-139479OB-C21) en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023 (Agencia Estatal de Investigación). Tiene una duración de tres años (septiembre de 2023 - agosto de 2026) y cuenta con un presupuesto de 520.000 euros.