Misión
Desarrollar, integrar y evaluar soluciones avanzadas de conversión y almacenamiento energético —basadas en hidrógeno y baterías post‑Li‑ion— para mejorar la gestionabilidad de la generación renovable en la Comunidad de Madrid. El proyecto busca demostrar, mediante un caso de estudio de “isla energética” alimentada por un parque híbrido eólico‑solar, que es posible reducir el coste de la electricidad y disminuir la dependencia de respaldos fósiles, combinando modelización de sistemas, desarrollo de materiales, dispositivos electroquímicos y análisis tecno‑económicos y ambientales.
Visión
Convertir a la Comunidad de Madrid en un referente en la integración de energías renovables con sistemas híbridos de almacenamiento basados en hidrógeno y nuevas baterías, capaces de proporcionar flexibilidad y seguridad de suministro sin recurrir a combustibles fósiles. Con horizonte 2030–2050, se persigue una red más limpia, resiliente y asequible, alineada con la Estrategia Madrileña de Investigación e Innovación 2030, la Estrategia de Especialización Inteligente (S3) y los Objetivos de Desarrollo Sostenible, especialmente el ODS 7 (energía asequible y no contaminante).
El sistema eléctrico que abastece a la mayor parte de la población madrileña se apoya todavía en una combinación de fuentes renovables y convencionales. A pesar del incremento en la instalación de energía solar y eólica, la intermitencia de estos recursos obliga a mantener centrales de respaldo basadas en combustibles fósiles, lo que encarece la factura eléctrica y mantiene unas emisiones incompatibles con los objetivos climáticos y de calidad del aire.
En este contexto, el programa de actividades de I+D SOLENER‑CM busca soluciones para el sistema energético de la Comunidad de Madrid mediante la mejora de la gestionabilidad de un parque renovable híbrido eólico‑solar acoplado a sistemas avanzados de conversión y almacenamiento de energía. El proyecto evalúa, mediante bases de datos y herramientas de simulación, hasta qué punto es posible reducir el coste de la energía y aumentar la penetración de renovables integrando tecnologías de almacenamiento —baterías avanzadas y sistemas de hidrógeno— en un caso de estudio representativo emplazado en la región.
El objetivo general es desarrollar e integrar distintas tecnologías que permitan mejorar la gestión y la independencia energética de la Comunidad de Madrid. Para ello, SOLENER‑CM se articula en cuatro grandes objetivos científico‑técnicos. El Objetivo 1 estudia la integración de sistemas de almacenamiento de energía renovable para un conjunto de consumidores a través de una “isla energética” alimentada por un parque híbrido eólico‑fotovoltaico. Se analizan tres escenarios: un parque renovable con respaldo mediante grupos electrógenos diésel; un sistema donde el respaldo fósil se sustituye por bancos de baterías de ion‑litio; y un tercer escenario con almacenamiento avanzado que combina baterías post‑Li‑ion y sistemas de hidrógeno desarrollados en el propio proyecto. Para cada caso se calcula el coste nivelado de la electricidad y se cuantifican los impactos mediante análisis de ciclo de vida, comparando de forma sistemática soluciones basadas en combustibles fósiles con alternativas innovadoras de almacenamiento.
El Objetivo 2 se centra en el desarrollo de nuevas pilas de combustible de membrana alimentadas con hidrógeno (PEMFC y AEMFC) y pilas reversibles capaces de operar como generador eléctrico o en modo electrólisis. Se diseñan y sintetizan membranas híbridas de intercambio protónico y aniónico de bajo coste y alta estabilidad, así como capas catalíticas avanzadas y nuevos procedimientos de ensamblaje de MEAs. A partir de estos componentes se fabrican stacks de baja temperatura que sirven como demostradores y proporcionan datos realistas para su integración posterior en los modelos de sistema.
El Objetivo 3 aborda la producción de hidrógeno por electrólisis a partir de recursos alternativos, como aguas residuales con compuestos nitrogenados o agua de mar. Se desarrollan electrolitos poliméricos e híbridos de intercambio aniónico y electrodos basados en metales no nobles, principalmente níquel y sus combinaciones, con alta estabilidad frente a corrosión y envenenamiento. Con estos materiales se diseña, fabrica y ensaya una celda de electrólisis optimizada para producir hidrógeno verde de manera sostenible, reduciendo la presión sobre el agua potable y aumentando la flexibilidad del sistema energético.
El Objetivo 4 se centra en el desarrollo de baterías avanzadas más allá del ion‑litio. Se investigan baterías de estado sólido con litio metálico y electrolitos cerámicos modificados por óxidos vitrocerámicos, buscando altas densidades energéticas y mayor seguridad. En paralelo, se desarrollan materiales de electrodo para baterías de ion‑sodio e ion‑potasio, priorizando la abundancia y sostenibilidad de las materias primas frente a la dependencia de elementos críticos. Los prototipos se validan en celdas tipo botón y celdas embolsadas, cuyos datos alimentan los modelos de integración del Objetivo 1.
La metodología del proyecto combina investigación fundamental en materiales y dispositivos con modelización avanzada de sistemas energéticos, análisis tecno‑económico y evaluación ambiental. Un consorcio amplio y complementario —CSIC, CIEMAT, INTA, IMDEA Energía, UCM y UPM— trabaja de forma coordinada en las distintas líneas de pilas de combustible, electrolizadores, baterías y sistemas integrados. SOLENER‑CM se alinea con la Estrategia Madrileña de Investigación e Innovación 2030, la Estrategia de Especialización Inteligente (S3) y los programas europeos de descarbonización, al tiempo que impulsa la formación de jóvenes investigadores y la igualdad de género. En conjunto, el proyecto pretende ofrecer soluciones concretas para abaratar la energía en la Comunidad de Madrid y aumentar la penetración de renovables sin respaldo fósil, usando el caso de la “isla energética” como banco de pruebas integrador que aproxima el futuro del sistema energético sostenible al presente madrileño.
