¿Utilizar los edificios como baterías gigantes de energía renovable? Será posible gracias a las cenósferas, un subproducto del carbón

Investigadores de la Universidad de Alabama y el NREL estadounidense han encontrado el modo de aprovechar las cenósferas para dotar a diversos materiales de construcción de la resistencia suficiente para almacenar energía de respaldo.

Los recientes acuerdos alcanzados por los miembros del COP28, mediante el cual se ha fijado el ambicioso objetivo de triplicar la producción de energía renovable para 2030, han generado inquietud en el sector energético. No en vano, los líderes mundiales afirman que, si se quiere alcanzar el objetivo de mantener el aumento de temperatura del planeta en 1,5 ºC, esto es necesario.

Pero triplicar la producción de energía renovable no pasa únicamente por multiplicar la instalación de aerogeneradores y paneles fotovoltaicos. La clave está en mejorar la tecnología existente y, muy importante, aprovechar al máximo la producción de estas dos energías tan intermitentes y dependientes de las condiciones climáticas.

Aprovechar todo el potencial de las energías renovables

Las baterías de respaldo son el principal camino elegido por científicos y fabricantes del sector energético para garantizar el aprovechamiento de la producción de las energías solar y eólica. No en vano, estas tienen una gran capacidad de generación cuando hay sol y viento, hasta el punto de que parte de la misma se pierde al no poder almacenarse.

Son muchas las ideas surgidas hasta ahora para solventar este inconveniente. Desde las típicas baterías, ya sean de litio, de hidrógeno, agua salada o de otro tipo, hasta la tecnología hidroeléctrica de bombeo o la energía gravitatoria.

Ahora, un grupo de científicos de la Universidad de Alabama, en colaboración con el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL), ha creado un sistema que permitirá almacenar energía en los edificios, como si de una gran batería de respaldo se tratara.

Las cenósferas son la clave

Lo cierto es que utilizar materiales de construcción como almacenamiento de energía no es una idea novedosa. Sin embargo, hasta el momento las pequeñas cápsulas empleadas para almacenar los materiales de cambio de fase destinados al almacenamiento de energía térmica solían contar con envolturas de polímero que carecían de la suficiente resistencia.

Esto las hacía inapropiadas para aplicaciones que requieren una gran resistencia, como integrarlas en el hormigón u otros materiales utilizados en la construcción.

Para solucionarlo, los investigadores han ideado un «novedoso método inspirado en la naturaleza para aplicar un revestimiento de sílice en la superficie» de estas microcápsulas. Dicho revestimiento está compuesto de cenósferas, un subproducto de las centrales eléctricas de carbón.

Este enfoque ofrece «varias ventajas clave sobre los métodos existentes», incluyendo una mejora «notable» en el rendimiento térmico de las microcápsulas y una mayor resistencia al fuego. Además, proporciona mucha más resistencia que las técnicas previas, permitiendo la integración de las microcápsulas en los materiales de construcción «sin una pérdida significativa de resistencia» en la estructura de los edificios.

El profesor Jialai Wang, del Departamento de Ingeniería Civil, de Construcción y Ambiental de la Universidad de Alabama, afirma que al incorporar estos materiales en edificaciones y sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, los edificios pueden convertirse en unidades de almacenamiento de energía distribuida.

Esto permite almacenar el excedente de energía generada durante períodos de alta producción renovable para su uso posterior cuando la demanda sea mayor o durante momentos de baja producción renovable.

Además, estos sistemas pueden actuar como amortiguadores para mitigar las fluctuaciones en el suministro y la demanda de energía, ofreciendo estabilidad a la red eléctrica. De igual modo, los edificios equipados con estos sistemas pueden funcionar como fuentes de energía fiables durante cortes de red o emergencias.

Qué son las cenósferas

La cenósfera es una esfera hueca, inerte y liviana hecha principalmente de sílice y alúmina, y llena de aire o gas inerte. Generalmente, se produce como un subproducto de la combustión del carbón en las plantas de energía térmica. Estas cenósferas tienen propiedades excepcionales, ya que son:

• Ligeras: su densidad aparente oscila entre 0.35 y 0.45 g/cm³.
• Redondas: gracias a su esfericidad, facilitan la aplicación del material que las contiene, distribuyéndose de manera homogénea.
• Atenuación acústica: absorben y reflejan las ondas de sonido.
• Resistencia mecánica: aumentan la resistencia mecánica del sustrato en asfaltos, hormigones, pinturas y cerámicas.
• Refractariedad: son utilizadas en fundición, pinturas resistentes a altas temperaturas y retardadores de llama.
• Reflectividad térmica: disipan el calor debido a su baja conductividad térmica.
• Inertes y con una dureza de 5-6 Mohs.

Las cenósferas se utilizan para aligerar diversos materiales, como cementos, refractarios, morteros, plásticos, gomas y resinas. Además, aportan beneficios al sistema al que se añaden, como reducción de peso, mejora de la fluidez y mayor resistencia.

En la construcción, se emplean en cementos de baja densidad, pinturas, morteros, paneles acústicos, sistemas de aislamiento exterior y pavimentos. También encuentran aplicaciones en cerámicas, plásticos, materiales de automoción, ocio, energía y tecnología.