Desarrollan unas bater\u00edas termofotovoltaicas que almacenan grandes cantidades de electricidad renovable.<\/p>\n\n\n\n
La ciencia lleva a\u00f1os reclamando\u00a0abandonar los combustibles f\u00f3siles y abrazar las energ\u00edas renovables para afrontar la crisis clim\u00e1tica\u00a0que amenaza la supervivencia del planeta. Con los precios de la electricidad m\u00e1s altos de la historia, todos los ojos est\u00e1n puestos, ahora m\u00e1s que nunca, en energ\u00edas como la solar y la e\u00f3lica.<\/p>\n\n\n\n
Pero hay un problema tecnol\u00f3gico: no existe un sistema capaz de almacenar y producir esta energ\u00eda bajo demanda de forma econ\u00f3mica.\u00a0Un grupo de investigadores espa\u00f1oles parece hacer dado con la soluci\u00f3n al descubrir un sistema de bater\u00edas fotovoltaicas con enorme potencial de almacenamiento durante largos per\u00edodos de tiempo a bajo costo\u00a0y de proporcionar calor y electricidad bajo demanda.<\/p>\n\n\n\n
El hallazgo es obra de investigadores del\u00a0Instituto de Energ\u00eda Solar\u00a0de la\u00a0Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid\u00a0(IES-UPM). Descrito en un\u00a0art\u00edculo\u00a0titulado \u2018Bater\u00edas termofotovoltaicas de calor latente y publicado en la revista cient\u00edfica \u2018Joule\u2019,\u00a0el sistema utiliza la generaci\u00f3n excedente a partir de energ\u00edas renovables intermitentes, como la solar o la e\u00f3lica, para fundir metales baratos, como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio, a temperaturas superiores a los 1.000\u00baC.<\/p>\n\n\n\n
Las aleaciones de silicio pueden almacenar grandes cantidades de energ\u00eda durante su proceso de fusi\u00f3n. Este tipo de energ\u00eda se llama \u201ccalor latente\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Por ejemplo, un litro de silicio almacena m\u00e1s de un kWh de energ\u00eda en forma de calor latente, que es precisamente la cantidad de energ\u00eda que contiene un litro de hidr\u00f3geno presurizado a 500 bar. Sin embargo,\u00a0a diferencia del hidr\u00f3geno, el silicio se puede almacenar a presi\u00f3n atmosf\u00e9rica, lo que hace que el sistema sea potencialmente\u00a0m\u00e1s econ\u00f3mico y seguro.<\/p>\n\n\n\n
El sistema, que ya ha sido patentado por los investigadores de la UPM, combina los efectos termi\u00f3nico y fotovoltaico para lograr la\u00a0conversi\u00f3n directa del calor en electricidad.<\/p>\n\n\n\n
A diferencia de las m\u00e1quinas t\u00e9rmicas convencionales,\u00a0este sistema no requiere contacto f\u00edsico con la fuente t\u00e9rmica, ya que se basa en la emisi\u00f3n directa de electrones (efecto termi\u00f3nico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).<\/p>\n\n\n\n
Una clave del sistema se refiere a la forma en que el calor almacenado se convierte en electricidad.\u00a0Cuando el silicio se funde a m\u00e1s de 1.000\u00baC brilla como el sol. Por lo tanto, es posible volver a convertir el calor irradiado en electricidad utilizando c\u00e9lulas fotovoltaicas.<\/p>\n\n\n\n
Los llamados generadores termofotovoltaicos son como\u00a0instalaciones fotovoltaicas en miniatura\u00a0que\u00a0pueden producir hasta 100 veces m\u00e1s potencia que una planta de energ\u00eda solar convencional. En otras palabras: si un metro cuadrado de panel solar produce 200 W, un metro cuadrado de panel termofotovoltaico produce 20 kW. Y no solo la potencia es mayor; la eficiencia, tambi\u00e9n.<\/p>\n\n\n\n
Porque la eficiencia de las c\u00e9lulas termofotovoltaicas oscila entre el 30 y el 40% en funci\u00f3n de la temperatura de la fuente de calor, mientras que los paneles solares fotovoltaicos comerciales tienen eficiencias de entre el 15% y el 20%. La mitad.<\/p>\n\n\n\n
El uso de generadores termofotovoltaicos, en lugar de motores t\u00e9rmicos convencionales (como los ciclos Stirling, Brayton o Rankine),\u00a0evita el uso de partes m\u00f3viles, fluidos o intercambiadores de calor complejos. De esta forma,\u00a0todo el sistema puede hacerse econ\u00f3mico, compacto y silencioso. Todo son ventajas.<\/p>\n\n\n\n
Seg\u00fan el estudio,\u00a0las bater\u00edas termofotovoltaicas de calor latente podr\u00edan almacenar grandes cantidades de excedentes de electricidad renovable. \u201cGran parte de esta electricidad se producir\u00e1 cuando no haya demanda, por lo que se vender\u00e1\u00a0muy barata\u00a0en el mercado el\u00e9ctrico\u201d, se\u00f1ala Alejandro Datas, investigador del IES-UPM que lidera el proyecto.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEs fundamental almacenar esta electricidad en un sistema muy barato, ya que no tendr\u00eda sentido almacenar algo tan barato en una caja muy cara. Por eso,\u00a0almacenar electricidad excedente en forma de calor tiene mucho sentido, ya que es una de las formas m\u00e1s baratas de almacenar energ\u00eda\u201d, contin\u00faa el investigador.<\/p>\n\n\n\n
En particular,\u00a0las aleaciones de silicio y ferrosilicio pueden almacenar energ\u00eda a un costo de menos de 4 euros por kWh, lo que es 100 veces m\u00e1s barato que las actuales bater\u00edas estacionarias de iones de litio.<\/p>\n\n\n\n
Es cierto que el coste total ser\u00e1 mayor tras incorporar el contenedor y el aislamiento t\u00e9rmico, pero tambi\u00e9n, como detalla el estudio, que\u00a0ser\u00eda posible alcanzar \u201ccostes en torno a los 10 euros por kWh si el sistema es suficientemente grande, t\u00edpicamente m\u00e1s de 10 MWh, ya que el coste del aislamiento t\u00e9rmico ser\u00eda una peque\u00f1a fracci\u00f3n del coste total del sistema\u201d.<\/p>\n\n\n\n
El hecho de que solo una fracci\u00f3n del calor almacenado con estas bater\u00edas de calor latente se convierta nuevamente en electricidad no es necesariamente un problema. \u201cSi el sistema es lo suficientemente barato,\u00a0bastar\u00eda con recuperar solo el 30 o el 40% de la energ\u00eda en forma de electricidad para que sean preferibles a otras tecnolog\u00edas m\u00e1s caras, como las bater\u00edas de iones de litio\u201d, apuntan los investigadores.<\/p>\n\n\n\n
El 60 o 70% del calor que no se convierte en electricidad, adem\u00e1s, podr\u00eda entregarse directamente a edificios, f\u00e1bricas o ciudades, lo que reducir\u00eda el consumo de gas natural.<\/p>\n\n\n\n
El calor representa m\u00e1s del 50% de la demanda mundial de energ\u00eda y el 40% de las emisiones mundiales de CO2. De este modo, el almacenamiento de energ\u00eda e\u00f3lica o fotovoltaica en bater\u00edas termofotovoltaicas de calor latente no solo permitir\u00eda un ahorro sustancial de costes, sino que tambi\u00e9n satisfar\u00eda parte de esta gran demanda de calor a trav\u00e9s de fuentes renovables.<\/p>\n\n\n\n
Por tanto, \u201cdesarrollar este tipo de sistemas puede ser clave para reducir nuestra dependencia de los combustibles f\u00f3siles, no solo en el sector el\u00e9ctrico, sino tambi\u00e9n en el t\u00e9rmico\u201d, concluye Datas.<\/p>\n\n\n\n
El\u00a0primer prototipo\u00a0a escala de laboratorio del sistema que se ha fabricado en el marco de un proyecto europeo (AMADEUS) ya est\u00e1 disponible en el IES-UPM, y en el estudio se han publicado los primeros resultados experimentales.<\/p>\n\n\n\n
Esta es la culminaci\u00f3n de\u00a0m\u00e1s de 10 a\u00f1os de investigaci\u00f3n\u00a0en el IES-UPM. Sin embargo,\u00a0la tecnolog\u00eda todav\u00eda necesita mucha inversi\u00f3n antes de que pueda llegar al mercado, apunta la universidad madrile\u00f1a. Por ejemplo, el prototipo de laboratorio actual tiene menos de 1 kWh de capacidad de almacenamiento, pero se necesitan capacidades de almacenamiento de energ\u00eda de m\u00e1s de 10 MWh para que esta tecnolog\u00eda sea rentable.<\/p>\n\n\n\n
El pr\u00f3ximo desaf\u00edo es escalar la tecnolog\u00eda y probar su viabilidad a gran escala. Para ello, los investigadores del IES-UPM ya est\u00e1n formando el equipo que lo har\u00e1 posible.<\/p>\n\n\n\n
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