Uno de los grandes retos de las energías renovables está en el almacenamiento de los excedentes cuando no hay consumo. Por ejemplo, por las noches. Es por eso que desarrollar tecnologías capaces de acumular esa producción se antoja fundamental para el desarrollo de estas tecnología y el adiós de los combustibles fósiles. Ahora un equipo del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM) ha presentado un prometedor sistema de baterías termofotovoltaicas con un enorme potencial y bajo coste.
Esta batería termofotovoltaica de calor latente (LHTPV) es capaz de almacenar electricidad en forma de calor latente a temperaturas superiores a los 1.000 grados centígrados, y luego convertir el calor almacenado en electricidad bajo demanda utilizando un sistema termofotovoltaico que consta de un emisor térmico y una celda de diodo fotovoltaico.
Según ha comentado Alejandro Datas, autor de la investigación: “Hemos construido un pequeño prototipo a escala de laboratorio de menos de 1 kWh de capacidad de almacenamiento. Para alcanzar la madurez comercial, necesitamos construir un sistema con varios MWh de capacidad, lo que puede requerir algo de tiempo y una gran cantidad de inversión. Sin embargo, ya estamos trabajando en eso y, con suerte, podemos acelerar las cosas si encontramos los socios adecuados para escalar la tecnología”.
El sistema propuesto utiliza energía procedente de las renovables para fundir metales de bajo coste como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio, que son capaces de almacenar energía durante su proceso de fusión, produciendo así el llamado “calor latente”.
Según el equipo de investigación, un litro de material de silicio es capaz de almacenar más de 1 kWh de calor latente, lo que corresponde a la energía contenida en un litro de hidrógeno presurizado a 500 bar. Sin embargo como explican, a diferencia del hidrógeno, el silicio se puede almacenar a presión atmosférica, lo que hace que el sistema sea potencialmente más barato y seguro.
Los investigadores describen el generador termofovoltaico como un sistema fotovoltaico en miniatura que puede generar hasta 100 veces más energía que una instalación fotovoltaica convencional. Según los cálculos de los investigadores, si un metro cuadrado de una instalación fotovoltaica convencional produce 200W, un metro cuadrado de un sistema termofotovoltaico puede generar hasta 20kW.
“La eficiencia de estas celdas oscila entre el 30 y el 40 % en función de la temperatura de la fuente de calor”, subrayan. “Además, el uso de generadores termofotovoltaicos, en lugar de motores térmicos convencionales, evita el uso de partes móviles, fluidos e intercambiadores de calor complejos…”
Baterías termofotovoltaicas: su bajo coste la clave
Además de eficiencia, el coste es una de las claves de esta propuesta. Según sus diseñadores, el prototipo de 1 kWh puede almacenar energía a un coste de unos 4 euros. A este precio habría que sumar en un proyecto industrial tanto su estructura como el correspondiente aislamiento térmico. Algo que para sus creadores elevaría el precio hasta los 10 dólares el kWh. Una cifra que sigue siendo muchísimo más baja que cualquier tecnología de batería existente.
Eso si, para lograr estos precios será necesario escalar la producción hasta módulos de al menos 10 MWh, donde costes como el aislamiento térmico y la estructura sean menos proporcionalmente a un sistema más pequeño.
El hecho de que solo una fracción del calor almacenado se convierta nuevamente en electricidad no es necesariamente un problema. Si el sistema logra un precio competitivo, bastaría con recuperar solo entre el 30 y el 40% de la energía en forma de electricidad para que la rentabilidad sea mejor que otras tecnologías más caras, como las baterías de litio. Además, el 60-70% restante del calor que no se convierte en electricidad puede entregarse directamente a edificios, fábricas o ciudades, lo que reduciría su consumo de gas natural. El calor representa más del 50% de la demanda mundial de energía y el 40% de las emisiones mundiales de CO2.
Esto supone que con estas baterías además de ofrecer seguridad y estabilidad a una red alimentada por energías renovables, también se permitirá atajar problemas como la climatización de las viviendas ahora dependientes del gas natural. Un aspecto que permitiría una emancipación energética de espacios como Europa que estos días está siendo sacudida precisamente por su gran dependencia externa.
Un proyecto que después de 10 años de trabajo parece listo para dar el paso del laboratorio a las aplicaciones industriales. Un paso clave que necesitará inversión y visión de las empresas relacionadas.
Fuente | upm
