Una cápsula con material de cambio de fase para un mayor almacenamiento de energía térmica
La calefacción y la refrigeración suponen un 50 % del consumo anual de energía en la UE; por lo tanto, es el sector con mayor potencial de ahorro de energía en Europa, sin olvidar que debe aumentar urgentemente su sostenibilidad. Una solución es el uso de MCF, materiales capaces de almacenar y liberar grandes cantidades de energía térmica para suministrar calefacción o refrigeración. Durante las últimas décadas los científicos han buscado un método eficaz para transferir MCF de un modo más sencillo. Sin embargo, hasta el momento las tecnologías de micro y macroencapsulado para el almacenamiento de MCF han sido inadecuadas desde un punto de vista técnico, industrial y económico.
Menor tamaño, más eficiencia
El proyecto Hi-ThermCap, financiado con fondos europeos, ha abordado este problema desarrollando una cápsula para el almacenamiento de energía térmica de gran capacidad y rendimiento, destinada a sistemas de calefacción y refrigeración hipocarbónicos y de gran eficiencia energética. «Los MCF nos permiten almacenar grandes cantidades de energía en volúmenes relativamente pequeños, así que los costes implicados son más bajos que en la mayoría de otros sistemas», explica Gerrit Sonnenrein, coordinador del proyecto y director de innovación en ESDA Technologie GmbH, una pyme alemana. Además, la energía térmica se puede guardar y emitir a la temperatura exacta en la que los convertidores energéticos de las fases previas trabajan de manera más eficiente y con la que los sistemas conectados operan de manera más optima. «También es posible retrasar o ampliar los tiempos de ejecución de los convertidores energéticos, lo que permite reducir su tamaño y aumentar la eficiencia del sistema», añade Sonnenrein. Los investigadores han desarrollado HeatSel®, una cápsula rellena de MCF con forma de lente y del tamaño de un plato como medio de transferencia térmica en sistemas acuosos. Sonnenrein comenta: «HeatSel® supone un avance extremadamente importante, ya que multiplica por tres o cuatro la capacidad de almacenamiento de frío y calor. También es el primer producto para el macroencapsulado de MCF en recibir el RAL Quality Mark PCM, el sello de calidad más importante del mundo en producción de MCF».
Un uso muy amplio
El calor latente está relacionado con los cambios de fase de los materiales: líquida, sólida y gaseosa. Por otro lado, el calor sensible guarda relación con los cambios de temperatura en un medio cuando no hay cambio de fase. Por lo tanto, los sistemas de almacenamiento latente solo se pueden integrar de manera notable en sistemas complejos (como equipos de construcción) si tanto su capacidad como la carga y descarga se pueden controlar a un grado muy amplio y con un rango de temperaturas definidas con el mayor nivel de precisión posible. Es por eso que Heatsel® está rodeado de agua, que actúa como medio portador del calor para optimizar la transferencia de calor desde el portador térmico hasta el MCF. Este sistema produce una solución sencilla, rentable y de gran capacidad y rendimiento que se puede integrar fácilmente hasta en los sistemas de calefacción y refrigeración ya existentes. Algunas de las ventajas son un aumento en la eficiencia global y la fiabilidad, lo que supone una reducción en los costes operativos y de inversión, así como un menor nivel de contaminación ambiental gracias a la bajada en emisiones de CO2. El principal mercado objetivo de Heatsel® es el sector de la calefacción y refrigeración a gran escala en edificios de viviendas en Europa, y un segundo objetivo son los procesos industriales. ESDA prevé un gran impacto de HeatSel® junto con los sistemas de bomba de calor y de energía térmica solar, y pronostica un volumen de negocios de 33,7 millones de euros para 2023. «Algunos de sus argumentos exclusivos de venta son la aplicabilidad universal —con un amplio rango de intercambiadores de calor—, la gran eficiencia energética —gracias a la reutilización de energía residual— y el impulso a las energías renovables, como la tecnología térmica solar», concluye Sonnenrein.
Palabras clave
Hi-ThermCap, MCF, almacenamiento, refrigeración, calefacción, energía térmica, Heatsel®, macroencapsulado, material de cambio de fase, convertidor de energía, RAL Quality Mark PCM
