La producción de las energías renovables sigue avanzando de forma imparable, sobre todo en países como España, donde el pasado 20 de octubre alcanzaron el 70,5% de toda la electricidad producida a base de instalaciones fotovoltaicas y eólicas, según datos de Red Eléctrica Española. Sin embargo, las renovables siguen planteando varios problemas a resolver a medio y largo plazo, principalmente su intermitencia dependiente de factores climáticos y su almacenamiento en caso de que haya exceso de producción.
En los últimos años, empresas y científicos de todo el mundo buscan alternativas viables, como la ingeniosa batería española que fue premiada en 2022 como el invento europeo del año o el ladrillo que almacena energía para ofrecer luz barata las 24 horas del día. Con ese mismo objetivo, los responsables del consorcio entre Sandia National Laboratories y la empresa estadounidense CSolPower acaban de presentar los primeros resultados de su investigación para "desarrollar un método asequible de almacenamiento de energía procedente de fuentes renovables", según revelan en un comunicado de prensa.
"Es necesario disponer de almacenamiento de energía y energía despachable cuando no se dispone de energía renovable o cuando se produce un gran pico de demanda de la red", explica Luke McLaughlin, ingeniero mecánico de Sandia que trabaja en el almacenamiento de energía térmica. "Con este proyecto, estamos integrando fuentes de energía renovables en un sistema de almacenamiento de energía térmica con carga eléctrica. Nuestro objetivo es desarrollar la tecnología y llevarla a un punto en el que se puedan utilizar fuentes de energía eólica y fotovoltaica para cargar el sistema".
Materiales y capacidad
Las fuentes de energía renovables son el presente y el futuro del sector energético, además del elemento sobre el que pivota toda la estrategia internacional para frenar el cambio climático y sus devastadores efectos, que también puede proporcionar considerables ahorros en la factura de la luz al usuario medio. Pero, a diferencia de los combustibles fósiles, su eficacia depende de factores climáticos, que en la mayoría de los casos no se pueden predecir ni controlar.
Para ofrecer una solución fiable y con garantías, los ingenieros de Sandia National Laboratories (que trabaja principalmente para el Departamento de Energía de EEUU) llevan años trabajando en un sistema basado en pequeñas piedras de grava, colocadas en un lecho rocoso que puede calentarse o enfriarse con aire y con el potencial de almacenar grandes cantidades de energía térmica.
Técnicos de CSolPower trabajando en una batería de lecho rocoso
"Hemos aprendido que la grava de las empresas de jardinería puede utilizarse con éxito para el sistema sin necesidad de un lavado o preparación exhaustivos", señala Nathan Schroeder, ingeniero mecánico de Sandia.
Para poner a prueba ese sistema, Schroeder y sus compañeros recurrieron al National Solar Thermal Test Facility, localizado en Albuquerque (Nuevo México), donde instalaron un pequeño banco de pruebas de 100 kw/h para comprobar su eficacia. Unos paneles fotovoltaicos son los que se encargan de producir la energía, que es 'transmitida' al lecho de grava en forma de calor (hasta 500 ºC) para ser utilizada posteriormente.
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El objetivo de esta tecnología es el almacenamiento de larga duración, durante horas, días o incluso meses, lo que ofrecería una flexibilidad fundamental para el aprovechamiento íntegro de la energía generada con aerogeneradores o placas solares. Durante las pruebas, el sistema consiguió mantener la temperatura hasta 20 horas, pero sus responsables aspiran a ampliar ese período.
Ventajas del sistema
Hasta la fecha, el almacenamiento de energías renovables se basa en soluciones domésticas, como las cada vez más habituales baterías de Tesla, Bluetti o EcoFlow, o en grandes proyectos de infraestructuras, como la gigantesca batería de agua que abastece a 800.000 hogares. En cualquier caso, son sistemas que dependen de materiales como el litio, cada vez más escaso y caro, o de enormes inversiones públicas en lugares específicos.
En cambio, el sistema de almacenamiento térmico en grava, ofrece una alternativa barata y fácil de instalar en cualquier parte, en base a un material muy común y de bajo coste. "Puede comercializarse y no requiere permisos extensos. Creemos que se puede implementar de forma más rápida y económica que otros enfoques", indica Walter Gerstle, cofundador de CSolPower.
Instalaciones del National Solar Thermal Test Facility
El principal planteamiento del equipo responsable del desarrollo de este sistema a pequeña escala es, según Gerstle, su capacidad de "almacenar el exceso de electricidad generada durante el día en forma de calor, y luego utilizarlo para calentar el agua y los hogares por la noche".
Más pruebas
Está previsto que la actual fase de experimentos con el prototipo continúe hasta junio de 2024, pero durante este tiempo los técnicos de Sandia National Laboratories y CSolPower no se quedarán con los brazos cruzados y ya planean el que será su próximo paso: una prueba definitiva en un entorno real, para asegurarse de que todo funciona correctamente antes de su lanzamiento al mercado a gran escala.
Lo que plantean en esta fase previa es implantarlo en varios invernaderos del norte de Nuevo México, para monitorizar al detalle cuestiones como su capacidad, durabilidad o necesidad de mantenimiento. "En lugar de reducir la producción de energía solar, la almacenaríamos y la utilizaríamos durante las noches frías para mantener los invernaderos lo bastante calientes como para cultivar plantas todo el año", explica Gerstle sobre esta segunda fase de experimentos con el lecho rocoso.