Así son las baterías baratas de Bill Gates: usan carbono y almacenan la energía a 2.000 grados

Este sistema permite proporcionar energía a industrias muy demandantes como la acerera o la cementera y emplea del excedente de las renovables.

31 agosto, 2023 02:15

Izan González @izangc

La extensión de la generación de energía eléctrica con renovables lleva aparejada la integración en la red de suministro de sistemas capaces de almacenarla. Por la noche o cuando no hay viento, se debe garantizar que las familias, empresas e industrias de todo tipo puedan realizar sus labores sin inconvenientes. En España, este respaldo cae sobre la nuclear y la térmica, pero existen otras alternativas como grandes instalaciones de baterías que proporcionan estabilidad a la red.

Tesla apuesta por su tecnología basada en litio mientras que una start-up estadounidense financiada en parte por Bill Gates ha puesto el foco en baterías de carbón. Antora Energy, como así se llama, está preparando el despliegue de una batería de calor empaquetada en un contenedor y diseñada específicamente para almacenar energías renovables al menor coste posible.

"Tomamos la energía cuando es más barata, cuando las ráfagas del viento son más fuertes y el sol brilla con más intensidad", explica David Bierman, cofundador de Antora Energy, en MIT. "Pasamos esa electricidad a través de un calentador resistivo para aumentar la temperatura de un material muy económico: bloques de carbono". Que son "extremadamente estables, se producen a gran escala y se corresponde con uno de los materiales más baratos de la Tierra".

Baterías de carbón

La elección de los bloques de carbono no está hecha al azar. Además de barato —más que sus competidores directos que usan otros materiales— el carbono tiene una gran inercia térmica que le permite almacenarlo durante mucho tiempo sin grandes pérdidas. Los cálculos de Antora Energy indican que el sistema puede alcanzar hasta los 2.000 grados centígrados, abriendo su uso a un gran abanico de aplicaciones industriales muy demandantes de calor; como puede ser la acerera.

Además, ese poder calorífico almacenado puede volver a convertirse en electricidad mediante paneles termofotovoltaicos supereficientes en los que también están trabajando. Lo que incrementa de forma notable los sectores a los que puede suministrar esta tecnología.

Bloques de carbono Antora Energy

El sistema propuesto por Antora Energy se sustenta en una serie de pilares fundamentales que Andrew Ponec, CEO o cofundador de la compañía, listó en una publicación en febrero del año pasado. El primero tiene que ver con el reducido coste de la materia prima para la fabricación de los bloques de carbono, tal y como recoge New Atlas, situándose como una de las "menos costosas de las disponibles" debido a que se trata de un subproducto de desecho de otros procesos industriales. El coste estimado por kWh es 50 veces menor que el equivalente en litio.

La segunda es la producción masiva de unos 30 millones de toneladas al año. "Incluso una pequeña fracción de esta cadena de suministro existente es suficiente para generar teravatioshora por año de capacidad de almacenamiento de energía". Muy ligado a lo anterior, se encuentra que el carbono sólido está —por el momento— libre de limitaciones en la cadena de suministro.

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Pero, sin duda, las más importantes son las propiedades físico-químicas del material. Las dos primeras que descata Ponec son las propiedades térmicas y mecánicas "excepcionales". Según indica, "el carbono tiene las mejores propiedades físicas de su clase, que incluyen alta conductividad térmica, alta emisividad, excelente resistencia al choque térmico, alta conductividad eléctrica y alta resistencia mecánica". Que conduce a poder absorber "cantidades masivas de energía rápidamente y tener un ciclo de vida ilimitado".

Aplicaciones industriales

La "extrema estabilidad de temperatura es una propiedad física en particular tan valiosa que merece discusión profunda", explica. "El carbono es uno de los materiales térmicamente más estables que existen". Permanece sólido hasta los 3.000 grados centígrados, el doble que el acero y aproximadamente la mitad que la temperatura del Sol. Dentro de este apartado también destaca la simplicidad de la producción de bloques, la elevada densidad energética, el bajo coste de almacenamiento y la larga lista de aplicaciones.

Contenedor para almacenar energía Antora Energy

Entre ellas destacan las industrias cementera, acerera y la química; que requieren altas temperaturas. "Debido a la estabilidad térmica, podemos suministrar calor de proceso prácticamente a cualquier temperatura requerida por nuestros clientes industriales". El sistema de Antora Energy puede proporcionar calor a más de 1.500 grados para respaldar la producción industrial o bien servir como almacenamiento de electricidad al uso.

"La ventaja final de la estabilidad extrema de la temperatura del carbono está relacionada con la transferencia de calor", afirma Ponec. "La transferencia de calor por radiación es proporcional a la temperatura del objeto fuente elevada a la cuarta potencia, por lo que si duplica la temperatura, aumenta la transferencia de calor por radiación 16 veces". A 2.000 grados, más del 99% de la transferencia de calor se produce a través de la luz, no por conducción ni convección.

A principios de este mismo año, Antora Energy abrió una nueva fábrica que será capaz de producir 2 megavatios de sus células termofotovoltaicas cada año. Lo que, según la compañía, la convierte en la instalación más grande del mundo de su tipo. Por su parte, las instalaciones de fabricación de baterías térmicas —las de carbono— y la unidad de demostración está ubicadas en California.