La compañía espera poder comercializar un ultracondensador mejorado con nanotubos, un dispositivo de almacenaje de energía que podría reducir enormemente el coste de los vehículos híbridos y eléctricos y del almacenaje de energía de rápida respuesta y a la escala de la red eléctrica, facilitando la integración de fuentes de energía renovables como la solar y la eólica.
“La subvención de ARPA-E representa la capacidad de crecer más rápidamente,” afirma Joel Schindall, el profesor de MIT en cuyo laboratorio se desarrolló la tecnología inicialmente. “Ahora disponemos de los recursos necesarios para hacer cosas que llevamos queriendo hacer durante los últimos años.”
ARPA-E es un proyecto inspirado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados para Defensa (DARPA, en inglés); al igual que la DARPA, se encarga de apoyar a proyectos de alto riesgo y altas recompensas—aunque ARPA-E se enfoca en proyectos que puedan ofrecer soluciones innovadoras a los problemas del cambio climático y la seguridad de la energía, en vez de a la defensa. Como agencia miembro del Departamento de Energía de los EE.UU., la ARPA-E recibió 400 millones de dólares como fondos iniciales del gobie o federal en abril. El lunes, anunció a los ganadores de su primera ronda de subvenciones a pequeños negocios, universidades y grandes corporaciones. Se financiaron treinta y siete proyectos, recibiendo una media de aproximadamente 4 millones de dólares cada uno. La ARPA-E recibió más de 3.600 solicitudes de concepto, y los ganadores finales fueron elegidos entre alrededor de 300 solicitudes completas.
Nick d’Arbeloff, presidente del Consejo de Energía Límpia de Nueva Inglaterra, afirma que el dinero de la ARPA-E significará una gran diferencia para las pequeñas compañías que lo reciban. “Una ayuda de este tipo es algo enorme,” afirma. “Es una enorme placa de honor y una validación de cara a otros inversores de que el proyecto es visto por el Departamento de Energía como algo altamente innovador, con una tecnología avanzada, y algo que deberían seguir de cerca todas las firmas de capital riesgo.”
Los ultracondensadores que utilizan electrodos de carbono activados ya están en el mercado, aunque sólo se usan para aplicaciones limitadas, tales como la absorción de la energía producida por el frenado en los autobuses híbridos, o para proporcionar rápidas ráfagas de energía para hacer que los vehículos de gran tamaño se muevan. La razón por la que están restringidos a un sector de mercado como tal se debe a que no pueden almacenar la suficiente cantidad de energía como para proporcionar potencia a lo largo de un periodo de tiempo prolongado.
nRiccardo Signorelli, primeramente estudiante de postgrado y después de postdoctorado en el laboratorio de Schindall, desarrolló un método para reemplazar el carbono activado con unos nanotubos orientados verticalmente. Esto incrementa significativamente el área de superficie y el voltaje del electrodo del ultracondensador, con lo que se consigue aumentar la cantidad de energía que puede almacenar el ultracondensador. El grupo de Schindall espera desarrollar ultracondensadores que puedan almacenar cinco veces más energía que los que se encuentran en el mercado actualmente, haciendo que la capacidad llegue hasta un cuarto de la cantidad almacenada por las baterías de litio-ion. No obstante, y dado que los ultracondensadores se pueden cargar y descargar miles de veces más que una batería recargable, Schindall y Signorelli creen que alcanzar este objetivo convertiría a los ultracondensadores en una solución viable y efectiva a nivel de costes para los vehículos híbridos. De hecho, los autobuses híbridos y los vehículos industriales son el primer mercado dentro de los objetivos de FastCAP.
Signorelly cofundó FastCAP para comercializar los ultracondensadores mejorados con nanotubos, y es el presidente de la compañía. Durante su trabajo en MIT, ha hecho demostraciones de electrodos que ofrecen la densidad de potencia que la compañía mencionó en su aplicación de subvención a la ARPA-E. La subvención de la ARPA-E, afirma, permitirá a FastCap completar el proceso de colocación del electrodo en un dispositivo empaquetado que funcione tal y como se prevé. De forma adicional, al final del periodo de la subvención tiene planes para haber determinado el proceso que se utilizará para la manufactura, para haber construido una planta piloto a escala industrial, así como haber puesto a prueba los dispositivos en vehículos. Signorelli describe a la subvención de la ARPA-E como algo “instrumental” para conseguir estos objetivos.
A largo plazo, Signorelli también cree que los ultracondensadores de FastCAP se podrían utilizar como buffer a corto plazo para proteger a la red eléctrica contra subidas de suministro o demanda repentinas. En la actualidad, las compañías eléctricas están obligadas a mantener lo que se conoce como “reserva en giro,” unas turbinas pensadas para que cuando haya unos cambios repentinos en la demanda—por ejemplo, en un caluroso día de verano—las turbinas puedan proporcionar la electricidad extra de forma casi instantánea. Una serie de ultracondensadores distribuidos a lo largo de la red podrían proveer unos cuantos minutos de capacidad de reserva a nivel local, sin obligar a las compañías eléctricas a que quemen combustible para hacer que las turbinas sigan girando. Esto no sólo reduciría los requerimientos de combustible y las emisiones de dióxido de carbono, afirma Schindall, sino que también permitiría a las compañías usar la red de forma cercana a su capacidad total. Si pudiésemos usar la red sólo un 5 por ciento más cerca de su capacidad, afirma, nos ahorraríamos miles de millones de dólares en inversiones de infraestructura.
Los ultracondensadores también podrían usarse para facilitar la integración de las fuentes de energía renovables, tales como la solar y la eólica, que por su naturaleza son intermitentes. Si no se encuentra el modo de tener energía en reserva procedente de estas fuentes, se podrían provocar apagones regionales y jamás serían lo suficientemente fiables como para depender de ellas completamente.