Los ingenieros de la Oregon State University han identificado un nuevo enfoque para el almacenamiento de energía solar térmica concentrada, para reducir su costo y hacerlo más práctico para un uso más amplio.
El avance se basa en una nueva innovación con almacenamiento termoquímico, en el que la transformación química se usa en ciclos repetidos para mantener el calor, se usa para impulsar turbinas y luego se vuelve a calentar para continuar el ciclo. Lo más común es que esto se hagadurante un período de 24 horas, con niveles variables de electricidad con energía solar disponibles en cualquier momento del día, según lo dicte la demanda.
Los hallazgos han sido publicados en ChemSusChem , una revista profesional que cubre la química sostenible. El trabajo fue apoyado por la Iniciativa SunShot del Departamento de Energía de los EE. UU., Y realizado en colaboración con investigadores de la Universidad de Florida.
Conceptualmente, toda la energía producida podría almacenarse indefinidamente y usarse más tarde cuando la electricidad es más necesaria. Alternativamente, algo de energía podría usarse inmediatamente y el resto almacenarse para su uso posterior.
El almacenamiento de este tipo ayuda a resolver uno de los factores clave que limitan el uso más amplio de la energía solar, al eliminar la necesidad de usar la electricidad de inmediato. La fuente de energía subyacente se basa en una producción que varía enormemente, no solo día y noche, pero algunos días o momentos del día, esa intensidad solar es más o menos potente. Muchos sistemas de energía alternativa están limitados por esta falta de confiabilidad y flujo de energía constante.
La electricidad termosolar ha sido de gran interés debido a su potencial para reducir los costos. A diferencia de las células fotovoltaicas solares convencionales que producen electricidad directamente de la luz solar, la generación de energía termosolar se desarrolla como una gran planta de energía en la que acres de espejos precisamenterefleje la luz solar en un receptor solar. Esa energía se ha utilizado para calentar un fluido que a su vez impulsa una turbina para producir electricidad.
Dicha tecnología es atractiva porque es segura, duradera, amigable con el medio ambiente y no produce emisiones de gases de efecto invernadero. El costo, la confiabilidad y la eficiencia han sido las principales limitaciones.
"Con los compuestos que estamos estudiando, existe un potencial significativo para reducir costos y aumentar la eficiencia", dijo Nick AuYeung, profesor asistente de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería de OSU, autor correspondiente de este estudio y experto en novelasaplicaciones y uso de energía sostenible.
"En este tipo de sistemas, la eficiencia energética está estrechamente relacionada con el uso de las temperaturas más altas posibles", dijo AuYeung. "Las sales fundidas que ahora se utilizan para almacenar energía solar térmica solo pueden funcionar a unos 600 grados centígrados, y también requierencontenedores grandes y materiales corrosivos. El compuesto que estamos estudiando se puede usar a una velocidad de hasta 1,200 grados y puede ser el doble de eficiente que los sistemas existentes.
"Esto tiene el potencial de un verdadero avance en el almacenamiento de energía", dijo.
Según AuYeung, el almacenamiento termoquímico se asemeja a una batería, en la cual los enlaces químicos se usan para almacenar y liberar energía, pero en este caso, la transferencia se basa en calor, no en electricidad.
El sistema depende de la descomposición reversible del carbonato de estroncio en óxido de estroncio y dióxido de carbono, que consume energía térmica. Durante la descarga, la recombinación de óxido de estroncio y dióxido de carbono libera el calor almacenado. Estos materiales no son inflamables, están disponibles fácilmente y son seguros para el medio ambiente.
En comparación con los enfoques existentes, el nuevo sistema también podría permitir un aumento de 10 veces en la densidad de energía: es físicamente mucho más pequeño y sería más barato de construir.
El sistema propuesto funcionaría a temperaturas tan altas que podría usarse primero para calentar directamente el aire que impulsaría una turbina para producir electricidad, y luego el calor residual podría usarse para generar vapor para impulsar otra turbina.
En las pruebas de laboratorio, surgió una preocupación cuando la capacidad de almacenamiento de energía del proceso disminuyó después de 45 ciclos de calentamiento y enfriamiento, debido a algunos cambios en los materiales subyacentes. Se necesitará más investigación para identificar formas de reprocesar los materiales o extender significativamenteAuYeung dijo que la cantidad de ciclos que se podrían realizar antes de cualquier reprocesamiento era necesario.
También pueden ser necesarios otros refinamientos para probar el sistema a escalas más grandes y resolver problemas como los choques térmicos, dijo, antes de que un prototipo esté listo para ser probado en un laboratorio nacional.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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