Tu blog de gadgets ecológicos
El aluminio tiene una densidad energética más de 50 veces superior a la del ion de litio, si se trata como medio de almacenamiento de energía en una batería de ciclo redox. Científicos suizos están desarrollando esta tecnología como almacén de energía renovable para el invierno europeo.
El problema es sencillo: a medida que los países de todo el mundo planifican su avance hacia emisiones cero, tienen que hacer frente a la naturaleza intermitente de la energía renovable barata.
A diario, la energía solar genera la mayor parte de su energía en las horas centrales del día, lo que hace necesario algún tipo de solución de almacenamiento a corto plazo que pueda aparcar esa energía en algún tipo de batería, para luego liberarla de nuevo por la noche. Algunos proyectos de grandes baterías ya están instalados en muchas zonas del mundo y están demostrando su eficacia.
Pero la intermitencia es un problema mucho mayor a nivel estacional. Cuanto más se aleja uno del ecuador, menos sol recibe en los meses de invierno. Algunas partes de Escandinavia son famosas por no tener sol en absoluto durante meses, pero una zona mucho más amplia se va a encontrar con una gran escasez de energía solar, cada año, justo cuando todo el mundo empieza a encender sus calentadores. El mundo sin carbono necesita una forma de almacenar cantidades absolutamente masivas de energía renovable generada en los meses más cálidos, para luego liberarla durante los largos inviernos. Y tendrá que ser asequible, si no, no va a suceder.
Los investigadores del Instituto SPF de Tecnología Solar de Suiza llevan muchos años estudiando los ciclos redox del aluminio y, con la financiación del programa Horizonte Europa de la Unión Europea y del gobierno suizo, acaban de poner en marcha un proyecto de investigación llamado Reveal, en el que participan nueve socios diferentes de siete países europeos.
Según un informe de 2020 del equipo de SPF, un solo bloque de aluminio de 1 m3 puede almacenar químicamente una cantidad notable de energía: unos 23,5 MWh, más de 50 veces lo que puede hacer una buena instalación de iones de litio, o lo suficiente para abastecer de energía a un hogar medio estadounidense durante 2,2 años, en cifras de 2020. Eso es por volumen: si nos guiamos por el peso, el aluminio tiene una energía específica de 8,7 kWh por kilogramo, es decir, unas 33 veces más que las baterías que Tesla utiliza en su Model 3.
Sin embargo, no es muy práctico trabajar con bloques tan grandes, así que el equipo de Reveal propone utilizar bolas de aluminio de 1 mm de diámetro. Naturalmente, se pierde algo de densidad volumétrica, pero aún así se superan los 15 MWh por m3.
La entrada y salida de esa energía es, por supuesto, mucho más complicada. Durante el «proceso de carga», el exceso de energía renovable se utilizaría para convertir el óxido de aluminio, o hidróxido de aluminio, en aluminio elemental puro. Se trata de un proceso de electrólisis industrial, que requiere temperaturas en torno a los 800 °C, así como novedosos electrodos inertes, si se quieren evitar las emisiones de dióxido de carbono que acompañan a los actuales procesos convencionales de fundición de aluminio.
El equipo estima que será posible «cargar» un sistema redox de aluminio como éste con una eficiencia cercana al 65%. Todas las materias primas son relativamente baratas y abundantes, algunas de ellas incluso chatarra, con la ventaja añadida de ser muy fáciles de almacenar y transportar. Sí, el aluminio se oxida en contacto con el aire ambiente, pero es sólo una capa superficial, de menos de medio nanómetro de grosor, lo que representa una pérdida de energía química de «mucho menos del 1%» cuando esas pequeñas bolas de 1 mm se almacenan en el aire.
Para descargar el aluminio, basta con volver a convertirlo. Esto puede hacerse a bajas temperaturas, utilizando reacciones de aluminio-agua a menos de 100 °C generando hidróxido de aluminio, junto con hidrógeno puro, que puede introducirse directamente en una pila de combustible PEM para su conversión en electricidad. El proceso y la pila de combustible también generan calor, que puede recuperarse a temperaturas adecuadas para la calefacción o el agua caliente sanitaria.
También existe un proceso de mayor temperatura, que funciona a más de 200 °C, que hace reaccionar el aluminio con vapor para generar óxido de aluminio, hidrógeno y niveles de calor mucho más altos, más relevantes para aplicaciones industriales.
En el modelo Reveal, el proceso de carga se llevaría a cabo en depósitos centrales de fundición, y el aluminio «cargado» se transportaría en camiones a granel para ser «descargado» in situ en edificios de apartamentos, instalaciones industriales e incluso hogares individuales, ya que el equipo necesario es relativamente sencillo y de bajo mantenimiento.
Una vez agotado, los óxidos e hidróxidos de aluminio se enviarían de vuelta al depósito para su «recarga».
En el mejor de los casos, según el equipo de Reveal, este aluminio se repetirá en este proceso de forma indefinida, por lo que no habrá costes continuos de materia prima para un sistema determinado.
Más información: squarespace.com
Publicado en: Almacenamiento de energía
Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *
He leído y acepto la Política de privacidad *
Copyright EcoInventos © 2022