La arena como solución para el almacenamiento de energía
Wayne Hicks escribió el presente artículo, el cual nos comparte un estimado colega que labora en el tema de la energía. El artículo fue publicado en la sección de noticias de la página web del National Renewable Energy Laboratory (NREL) y traducido por nosotros para este espacio. Veamos de qué se trata…
Introducción
Cualquiera que alguna vez haya caminado descalzo por la playa en un día soleado tendrá una mejor idea de cuánto calor puede retener la arena. Se espera que esa capacidad desempeñe un papel vital en el futuro, a medida que la tecnología que involucra arena caliente se convierta en parte de la respuesta a las necesidades de almacenamiento de energía.
Almacenamiento de energía térmica
Es probable que la mayoría de la gente piense en las baterías en términos de almacenamiento de energía para su uso posterior, pero existen otras tecnologías. La energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo es un método común, aunque requiere embalses en diferentes elevaciones y está limitado por la geografía. Otro enfoque se basa en lo que se conoce como almacenamiento de energía térmica, o TES, por sus siglas en inglés, que utiliza sales fundidas o incluso rocas sobrecalentadas.
TES parece prometedor como alternativa de bajo costo a las tecnologías de almacenamiento existentes, y almacenar energía en partículas sólidas como la arena proporciona una respuesta inmediata, sin restricciones geológicas.
Beneficios de la arena como medio de almacenamiento
“La arena es de fácil acceso. Es respetuosa con el medio ambiente. Es estable, bastante estable, en un amplio rango de temperaturas. También es de bajo costo”, dijo Zhiwen Ma, ingeniero mecánico del Grupo de Sistemas de Energía Térmica del laboratorio.
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)
- ODS 7: Energía asequible y no contaminante
- ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
- ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
- ODS 13: Acción por el clima
- ODS 17: Alianzas para lograr los objetivos
Tecnología de almacenamiento de energía térmica con arena
La tecnología patentada desarrollada y con prototipos en National Renwable Energy Laboratories (NREL) revela cómo los calentadores alimentados por fuentes de energía renovables como la eólica y la solar pueden elevar la temperatura de las partículas de arena a la temperatura deseada. Luego, la arena se deposita en un silo para su almacenamiento y uso posterior, ya sea para generar electricidad o para procesar calor en aplicaciones industriales. Un prototipo a escala de laboratorio validó la tecnología y permitió a los investigadores crear un modelo informático que muestra que un dispositivo a escala comercial retendría más del 95% de su calor durante al menos cinco días.
Importancia del almacenamiento de energía a largo plazo
“Las baterías de iones de litio realmente han acaparado el mercado con dos a cuatro horas de almacenamiento, pero si queremos lograr nuestros objetivos de reducción de carbono, necesitaremos dispositivos de almacenamiento de energía de larga duración, cosas que puedan almacenar energía durante días”, dijo Jeffrey Gifford, investigador postdoctoral del NREL.
Ventajas del almacenamiento de energía térmica con arena
Gifford, que ya comparte dos patentes con Ma sobre intercambiadores de calor que convierten la energía térmica almacenada en electricidad, dijo que el uso de arena u otras partículas para almacenar energía térmica tiene otra ventaja sobre las baterías. “El almacenamiento de energía térmica de partículas no depende de materiales de tierras raras o materiales que tienen cadenas de suministro complejas e insostenibles. Por ejemplo, en el caso de las baterías de iones de litio, hay muchas historias sobre el desafío de extraer cobalto de manera más ética”.
Ampliando las opciones de almacenamiento de energía térmica
TES también tiene otra ventaja clave: el costo. Ma ha calculado que la arena es la opción más barata para el almacenamiento de energía en comparación con cuatro tecnologías rivales, incluido el almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES por sus siglas en inglés), la energía hidroeléctrica por bombeo y dos tipos de baterías. CAES y la energía hidroeléctrica de bombeo solo pueden almacenar energía durante decenas de horas.
Proyecto de demostración y futuro del almacenamiento de energía térmica con arena
El siguiente paso es la innovación en 2025 de un sistema de almacenamiento de energía térmica eléctrica (ETES) en el campus Flatirons de NREL en las afueras de Boulder, Colorado, que estará diseñado para almacenar energía durante entre 10 y 100 horas. El sistema independiente está libre de restricciones de ubicación que limiten dónde se puede establecer CAES o energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo.
El proyecto de demostración financiado por el DOE, dijo Ma, tiene como objetivo mostrar el potencial comercial de la arena para TES.
Conclusiones
La arena se presenta como una solución prometedora y de bajo costo para el almacenamiento de energía térmica. Su disponibilidad, estabilidad y capacidad para retener calor durante largos períodos la convierten en una opción atractiva. Además, su uso no depende de materiales escasos o insostenibles, lo que la hace aún más favorable desde una perspectiva ambiental. Con el desarrollo continuo de la tecnología, se espera
1. Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) abordados en el artículo:
- Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
- Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura
- Objetivo 13: Acción por el clima
2. Metas específicas de los ODS identificadas en el artículo:
- Meta 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el mix energético global.
- Meta 9.4: Mejorar la infraestructura tecnológica para proporcionar acceso a servicios básicos y tecnología de información y comunicación.
- Meta 13.2: Integrar medidas de cambio climático en las políticas, estrategias y planes nacionales.
3. Indicadores de los ODS mencionados o implícitos en el artículo:
- Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía.
- Indicador 9.4.1: Coeficiente de exportaciones de alta tecnología.
- Indicador 13.2.1: Impacto del cambio climático y medidas adoptadas para mitigarlo.
4. Tabla de ODS, metas e indicadores:
| ODS | Metas | Indicadores |
|---|---|---|
| Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante | Meta 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el mix energético global. | Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía. |
| Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura | Meta 9.4: Mejorar la infraestructura tecnológica para proporcionar acceso a servicios básicos y tecnología de información y comunicación. | Indicador 9.4.1: Coeficiente de exportaciones de alta tecnología. |
| Objetivo 13: Acción por el clima | Meta 13.2: Integrar medidas de cambio climático en las políticas, estrategias y planes nacionales. | Indicador 13.2.1: Impacto del cambio climático y medidas adoptadas para mitigarlo. |
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Fuente: launion.com.mx
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