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La batería termofotovoltaica, ¿paso de gigante en el almacenamiento de energía?

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid han desarrollado este innovador sistema que permite almacenar grandes cantidades de electricidad a un coste 100 veces inferior al de las actuales baterías de iones de litio.

El auge de las energías renovables está transformando el sector energético: cada vez se produce más electricidad cuando no hay demanda. Esto provoca que gran parte de esa energía se pierda, por lo que la sociedad actual se enfrenta a un reto tecnológico; carece de un sistema capaz de almacenar y producir energía bajo demanda de forma económica.

Pues bien, para intentar solventar este problema, investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM) han desarrollado un sistema que puede almacenar grandes cantidades de energía renovable durante largos periodos de tiempo, así como proporcionar calor y electricidad bajo demanda de forma económica.

Cómo funciona la batería termofotovoltaica

El sistema utiliza los excedentes de las energías renovables intermitentes (solar y eólica) para fundir metales baratos como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio a temperaturas superiores a los 1.000 grados.

Estas aleaciones pueden almacenar grandes cantidades de energía durante su proceso de fusión, es lo que se denomina ‘calor latente’. Por ejemplo, explican desde el centro universitario, un litro de silicio almacena más de 1 kWh de energía en forma de calor latente, que es la misma cantidad de energía que contiene un litro de hidrógeno presurizado a 500 bares.

Sin embargo, a diferencia del hidrógeno, el silicio se puede almacenar a presión atmosférica, lo que hace que esta solución sea más económica y segura.

interior batería termofotovoltaica

Vista del interior de la batería termofotovoltaica de calor latente desarrollada por los investigadores. Fuente: IES-UPM.

La clave del sistema radica en la forma que este calor almacenado se convierte en electricidad. Cuando el silicio se funde a más de 1.000 grados brilla como el sol; de esta forma, los generadores termofotovoltaicos, que son como instalaciones fotovoltaicas en miniatura, pueden producir hasta 100 veces más potencia que una planta solar convencional.

“En otras palabras: si un metro cuadrado de panel solar produce 200 W, un metro cuadrado de panel termofotovoltaico produce 20 kW. Y no solo la potencia, sino que la eficiencia de conversión también es mayor. La eficiencia de las células termofotovoltaicas oscila entre el 30 y el 40 % en función de la temperatura de la fuente de calor, mientras que los paneles solares tienen eficiencias de entre el 15 y el 20 %”, explican desde la Universidad Politécnica de Madrid.

Principales ventajas del sistema

Las baterías termofotovoltaicas pueden almacenar gran cantidad de energía de una forma económica; estas son sus principales ventajas frente a la tecnología de almacenamiento existente a día de hoy.

“Gran parte de esta electricidad se producirá cuando no haya demanda, por lo que se venderá muy barata en el mercado eléctrico”, señala Alejandro Datas, investigador del IES-UPM que lidera el proyecto. “Por tanto, es fundamental almacenar esta electricidad en un sistema muy económico, ya que no tendría sentido almacenar algo tan barato en una caja muy cara”, agrega.

En este sentido, las aleaciones de silicio y ferrosilicio pueden almacenar energía a un coste de menos de 4 €/kWh, es decir, a un coste 100 veces inferior a de las actuales baterías de iones de litio. Es cierto, reconocen desde el equipo de investigadores, que el coste total será mayor si se tiene en cuenta el contenedor y el aislamiento térmico, pero, aún así, el coste rondaría los 10 €/kWh si el sistema es lo suficientemente grande, habitualmente por encima de los 10 MWh.

“Además, el 60-70% restante del calor que no se convierte en electricidad puede entregarse directamente a edificios, fábricas o ciudades, lo que reduciría su consumo de gas natural“, recalcan desde la Universidad.

10 años de trabajo

El primer prototipo a escala de la batería termofotovoltaica se ha fabricado en el marco del proyecto europeo Amadeus y supone la culminación de 10 años de trabajo e investigación. Sin embargo, la tecnología “todavía necesita mucha inversión antes de que pueda llegar al mercado”.

Por ejemplo, el prototipo de laboratorio actual tiene menos de 1 kWh de capacidad de almacenamiento, pero se necesitan capacidades de almacenamiento de energía de más de 10 MWh para que esta tecnología sea rentable. Por lo tanto, el próximo desafío es escalar la tecnología y probar su viabilidad a gran escala.

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