Si has caminado por la playa con los pies descalzos al final de un día caluroso, sabrás que a la arena se le da muy bien conservar el calor. Por ejemplo, un contenedor con un kilo de arena tarda más de cinco horas en pasar de 40º C a 20º C. Esto se debe al bajo coeficiente de transferencia térmica del dióxido de silicio, esto es, el principal componente de la arena. Y ese es el principio detrás de una innovadora batería de arena que se ha instalado recientemente en Finlandia para almacenar energía verde durante el crudo invierno escandinavo.
En la actualidad existen numerosos proyectos de almacenamiento de energía renovable, algunos más fantasiosos como los sistemas de gravedad y otros ya operativos, como este proyecto piloto basado en baterías eléctricas recicladas procedentes de coches que se han instalado en una planta fotovoltaica de Navarra. Ahora las baterías de arena vienen a complementar estas experiencias con un enfoque alternativo muy prometedor.
Markku Ylönen y Tommi Eronen son dos investigadores finlandeses que se han puesto manos a la obra para crear lo que se considera la primera batería comercial de arena. El objetivo inicial era compensar la intermitencia de las fuentes de energía renovable como la eólica y la solar, convirtiendo en calor el superávit de producción eléctrica. Para ello han acumulado cien toneladas de arena en un silo con materiales aislantes que han instalado junto a una planta eléctrica.
Esta batería de arena utiliza el calentamiento resistivo, también conocido como efecto Joule, mediante el que los electrones que circulan por una resistencia generan calor, tal como sucede en una tostadora o una estufa. Posteriormente, el aire caliente que se genera circula por un intercambiador de calor, lo que transfiere el calor a la arena. Los desarrolladores afirman que se pueden alcanzar temperaturas superiores a los 500º C y almacenar hasta 8 MWh.
El sistema ya está en funcionamiento y suministra calor a edificios residenciales, oficinas e incluso una piscina pública de la localidad finlandesa de Kankaanpää. Esta batería es capaz de almacenar el calor procedente de energía renovable durante meses. En el caso de la arena, es más eficiente utilizar el calor directamente que volver a transformarlo en electricidad, ya que se pierde mucha energía en el proceso. El siguiente paso, una vez demostrada la viabilidad del proyecto, es crear una batería mil veces mayor para avanzar hacia un sistema energético más sostenible.
Al otro lado del charco, en EE. UU., el NREL (el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, según sus siglas en inglés) está trabajando en un prototipo más ambicioso, aunque basado en los mismo principios que su contraparte finlandesa. Bautizada como ENDURING, la nueva batería podría alcanzar una capacidad de almacenamiento de hasta 26 000 MWh. Pero ¿cómo funciona exactamente?
En este caso, se añade gravedad a la ecuación. El prototipo de NREL utiliza cintas transportadoras que elevan la arena hasta unas resistencias que la calientan a 1200º C para almacenarlas en silos. Algo así como dejar caer arena por las resistencias de una tostadora. Cuando hace falta energía, las partículas se dejan caer por gravedad a través de intercambiadores de calor para alimentar turbinas de vapor que generan electricidad para devolverla a la red eléctrica.
En un artículo acerca del prototipo ENDURING, el laboratorio estadounidense indica que la arena es un material estable de bajo coste, con un precio que oscila entre los treinta y cincuenta dólares por tonelada, y un bajo impacto ecológico en su extracción y al final de su vida útil. También señala que, a pesar de que el almacenamiento térmico de energía tiene una densidad menor, su coste puede ser tan bajo como dos dólares por kWh.
Al utilizarse como acumuladores de calor, las baterías de arena no son tan versátiles como otras tecnologías como el litio, pero a cambio ofrecen numerosas ventajas:
Las baterías de arena forman parte de una nueva oleada de sistemas de almacenamiento de electricidad a gran escala, tales como las baterías líquidas. Puedes leer más acerca de este tipo de tecnologías en este artículo o suscribirte a nuestra newsletter al final de esta página para mantenerte al corriente de las últimas novedades.
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