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Bomba de cerámica que absorbe el calor promete almacenamiento de red económico y eficiente
Christopher Moore, Tecnología de Georgia
Los científicos han desarrollado una bomba de cerámica que puede funcionar a 1400 ˚C, varios cientos de grados más que los sistemas de transferencia de calor existentes, lo que abre nuevas e importantes posibilidades para el almacenamiento de energía.
En concreto, los autores de la nuevo estudio , publicado en la revista Naturaleza el miércoles, cree que podría usarse para desarrollar un sistema de almacenamiento de red eficiente que eventualmente podría ayudar a que las fuentes renovables como la eólica y la solar sean tan baratas y confiables como las plantas de gas natural (ver La nueva empresa de Serial Battery Entrepreneur aborda el problema más grande de la energía limpia).
El sistema de almacenamiento térmico en cuestión utilizaría metales líquidos como el silicio fundido, lo que permitiría el almacenamiento y la transferencia de energía térmica a temperaturas mucho más altas que los materiales que se utilizan habitualmente, como las sales fundidas. Las temperaturas más altas significan que se puede convertir más energía térmica en energía mecánica o eléctrica, lo que mejora la eficiencia general.
Esto nos permite ahora mover el calor a temperaturas extremadamente altas, dice Enrique Asegún , profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Georgia. Es un cambio radical en términos de lo que puedes hacer.
El interés en el uso de metales líquidos como medio de almacenamiento de calor ha ido en aumento, pero el desafío ha sido desarrollar bombas y tuberías que no se deterioren en tales condiciones. La cerámica puede soportar temperaturas increíblemente altas, pero también es frágil, lo que la convierte en un material difícil para crear componentes de máquinas.
Los investigadores de Georgia Tech, junto con colaboradores de Stanford y Purdue, superaron esta limitación aprovechando los nuevos materiales compuestos, junto con las herramientas de diamante y el mecanizado de precisión. También emplearon sellos hechos de grafito, otro material que resiste temperaturas muy altas.
El estaño fundido fluye a 1400 ˚C en un laboratorio de Georgia Tech.
La bomba mecánica prototipo funcionó con éxito durante 72 horas seguidas utilizando estaño fundido, a temperaturas medias de alrededor de 1200 ˚C y una temperatura máxima de 1400 ˚C. La bomba mostró signos de desgaste después de las pruebas. Pero como siguiente paso de investigación, los científicos están desarrollando una bomba hecha de carburo de silicio, un material cerámico más duro que debería poder durar mucho más.
La investigación fue respaldada por $ 3.6 millones en fondos de ARPA-E, la división de investigación de energía lunar del Departamento de Energía de EE. UU.
El sistema de almacenamiento de red propuesto utilizaría electricidad de energía solar, eólica o nuclear para calentar silicio líquido a temperaturas muy altas, creando energía térmica. En momentos de alta demanda y baja producción de energía, como las tardes después de que se ha puesto el sol, el sistema devolvería esa energía a la red mediante termofotovoltaicos, un tipo de celda que puede convertir el calor en forma de luz infrarroja en electricidad ( ver Células solares calientes).
El llamado sistema de almacenamiento en red de energía térmica (TEGS) funcionaría igual de bien con carbón o gas natural. Pero la promesa aquí es que la tecnología podría ofrecer una forma de almacenamiento de carga base barata para las energías renovables, almacenando suficiente energía cuando el sol brilla y sopla el viento para continuar produciendo electricidad incluso cuando no es así.
Hasta la fecha, la contribución que pueden hacer las fuentes de energía limpia se ha visto limitada por el alto costo de los sistemas de baterías y la geografía restringida de los sistemas de almacenamiento como la hidroeléctrica de bombeo.
Los metales líquidos que la bomba de alta temperatura utiliza también tienen otras aplicaciones potenciales. Podrían reemplazar las sales fundidas en los sistemas de energía solar concentrada y podrían habilitar nuevos tipos de reactores nucleares enfriados por metal (ver Cómo entender la sorprendente inversión de Trump en energía solar).