Una mejora en el almacenaje de energía facilita la entrada de tecnologías renovables
Actualmente se emplean tres tipos de procesos para almacenar la energía térmica: el almacenamiento sensible, latente y termoquímico. Los procesos termoquímicos son los que permiten almacenar la mayor cantidad de energía. Sin embargo, también son los que suelen necesitar de un sistema AET más complejo, con el consecuente aumento en el coste. El proyecto SOLSTORE se llevó a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, y su equipo investigó el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías para lograr un almacenamiento de energía térmica rentable y compacto a altas temperaturas (300-800 °C). La investigación incluyó el estudio de reacciones químicas reversibles en estado sólido que se puedan usar en aplicaciones prácticas, como la energía solar concentrada. El objetivo era simplificar las tecnologías de AET y reducir costes.
Un gran número de ventajas
En comparación con las opciones de almacenamiento termoquímico que emplean reacciones gas-sólido, el uso de reacciones sólido-sólido aporta muchas ventajas; por ejemplo, unos mecanismos de reacción más sencillos. «Estas reacciones simplifican el diseño de los sistemas de almacenamiento, además de permitir el contacto directo entre el material de almacenaje y el fluido de transferencia de calor, lo que elimina la necesidad de intercambiar calor y reduce los costes», observa la doctora Stefania Doppiu, investigadora asociada en el Centro de Investigación Cooperativa Energética (CIC Energigune), en España. Los investigadores lograron identificar y evaluar varias reacciones de estado sólido prometedoras para estudios experimentales de AET bajo una amplia gama de temperaturas. Se realizó un estudio exhaustivo de dos sistemas con diferentes características (basados en sales y en metales) que sirvió para mostrar el potencial y las limitaciones de estos tipos de reacción, que dependen en gran medida de la naturaleza de los materiales de reacción. El estudio también reveló la relación entre la reactividad y la microestructura, e identificó las mejores condiciones microestructurales para maximizar la reactividad en el estado sólido. A continuación, los investigadores de SOLSTORE comenzaron a estudiar los materiales a una escala mayor para probar su comportamiento en condiciones más reales. La manipulación de grandes cantidades de material y la integración de estos en los sistemas AET también contribuirá a reducir costes.
Mayor eficiencia
Los resultados mostraron gran capacidad de almacenaje, buena conductividad térmica, estabilidad mecánica y química y reversibilidad total en los ciclos de carga y descarga. La doctora Doppiu explica: «Encontramos una reacción reversible muy prometedora a unos 500 °C con una gran capacidad de almacenamiento térmico (200 J/g), una cinética rápida y un buen nivel de ciclicidad y estabilidad». La integración del AET en centrales energéticas convencionales mejoraría la gestión de la red eléctrica, lo que aumentaría la capacidad reguladora y los niveles de seguridad y fiabilidad en el suministro. Según la doctora Doppiu, «en las centrales de energía solar concentrada, el AET es un factor crítico para mejorar la eficiencia energética y la rentabilidad, así como para añadir más estabilidad a la generación de energía». SOLSTORE también podría jugar un papel importante en los procesos térmicos industriales. «El AET puede mejorar la gestión combinada del calor y la energía en las instalaciones, así como los procesos de generación de vapor; también puede contribuir a recuperar el vapor residual para usarlo de nuevo en los procesos por lotes exotérmicos y endotérmicos», señala la doctora Doppiu.
Palabras clave
SOLSTORE, almacenamiento de energía térmica (AET), reacciones, estado sólido, termoquímico, energía solar concentrada, economía hipocarbónica
