Muchos procesos que generan electricidad también producen calor, un potente recurso energético que a menudo no se aprovecha en ninguna parte, desde las fábricas hasta los vehículos y las centrales eléctricas. Un innovador sistema que se está desarrollando actualmente en el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) puede almacenar rápidamente el calor y liberarlo para su uso cuando sea necesario, superando las opciones de almacenamiento convencionales tanto en flexibilidad como en eficiencia.
El sistema de almacenamiento de energía térmica de Argonne, o TESS, fue desarrollado originalmente para capturar y almacenar el calor excedente de las instalaciones de energía solar concentrada. También es adecuado para una variedad de aplicaciones comerciales, incluyendo plantas de , sistemas de cogeneración, procesos industriales y camiones de gran tonelaje.
El hecho de poder recuperar y utilizar el calor residual puede aumentar la eficiencia y reducir los costos al extraer más energía de la misma cantidad de combustible. En el caso de una planta de electricidad o desalinización que funciona con energía solar concentrada, el TESS puede capturar el calor durante el día y liberarlo durante la noche para mantener la planta en funcionamiento. El trabajo de Argonne para desarrollar el sistema está financiado por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del DOE.
«Cada vez que tienes un proceso de combustión, estás desperdiciando cerca del 60 por ciento de la energía en forma de calor», dijo Dileep Singh, un científico de materiales de Argonne que ha dirigido el desarrollo de TESS. «En cierto sentido, esta es una versión térmica de una batería, donde se carga y descarga calor en lugar de electricidad».
El es una forma de almacenamiento de calor latente, donde la energía está contenida dentro de un material de cambio de fase como la sal fundida. Si bien tales materiales son buenos reteniendo calor, son típicamente malos conductores, por lo que les lleva demasiado tiempo absorber y liberar energía.
Para superar esta limitación, los investigadores de Argonne idearon una forma de incrustar materiales de cambio de fase dentro de una espuma porosa, altamente conductora del calor. Luego sellan la espuma con gas inerte dentro de un módulo, evitando que la humedad o el oxígeno entren y degraden los componentes. El calor almacenado en el interior de una unidad puede ser transferido al agua, por ejemplo, donde se convierte en vapor que mueve una turbina. El TESS también puede ser ajustado a una aplicación específica seleccionando diferentes materiales de cambio de fase.
«Una de las grandes ventajas de nuestra tecnología es que es modular, por lo que no se necesita una enorme estructura de almacenamiento», dijo Singh. «Puedes hacer estos módulos de un cierto tamaño manejable, como un bidón de 55 galones (208 litros) o más pequeño, e instalarlos en el número que necesites».
Los investigadores han demostrado que el TESS funciona a temperaturas superiores a los 700°C. Su alta densidad de energía lo hace más pequeño y más flexible que los sistemas de almacenamiento de calor sensibles comúnmente utilizados, que dependen de la elevación y la reducción de la temperatura de un material. La tecnología ganó el premio R&D 100 en 2019, y los investigadores están trabajando ahora para integrarla dentro de los sistemas de CHP de la empresa Capstone Turbine Corporation para impulsar la recuperación de calor.
Con la ayuda de los socios de la industria, Singh y sus colegas continúan perfeccionando la tecnología TESS, y han desarrollado una instalación de prueba interna para comprobar el rendimiento con carga y descarga repetidas. Además de mejorar los sistemas de cogeneración y ampliar la capacidad de despacho de las plantas de desalinización y energía, el TESS podría convertir el calor residual en energía mecánica en camiones de gran tonelaje o en calefacción interior para vehículos eléctricos. Y así como el TESS puede funcionar como una batería para el calor, puede hacer lo mismo para el frío, ofreciendo posiblemente una opción de refrigeración para los edificios comerciales. (Fuente: )