El sistema almacena el exceso de electricidad en forma de calor. Omicrono
EEUU cambia las normas: esta batería térmica almacena 250 MW/h y es la solución al alza de los precios del gas y el petróleo
Ingenieros del MIT han desarrollado una tecnología más barata y duradera que las baterías de litio para almacenar energía en forma de calor.
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La guerra entre Estados Unidos, Israel e Irán, desencadenada a finales de febrero con la llamada Operación Furia Épica, ha vuelto a poner en evidencia la fragilidad del sistema energético global.
Desde entonces, con el estrecho de Ormuz convertido en un laberinto sin salida, el precio del gasóleo en España ha subido cerca de un 29% y la gasolina un 16%. El barril de crudo Brent supera récords, mientras el gas natural se ha disparado más de un 30% en Europa. Tanto que Europa se prepara para una crisis prolongada.
Esta realidad reaviva el debate sobre la urgencia de encontrar alternativas energéticas que no dependan de combustibles fósiles ni de regiones geopolíticamente inestables para obtener materiales críticos.
En ese contexto, soluciones como la de la startup estadounidense Fourth Power cobran especial relevancia. La empresa, fundada por el profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) Asegun Henry, ha desarrollado un sistema de almacenamiento de energía térmica a escala industrial que promete guardar electricidad de cualquier fuente y liberarla cuando la red la necesite.
Es una jugada maestra, pendiente todavía de superar importantes obstáculos técnicos y comerciales, que eliminaría la necesidad de baterías de litio y la dependencia de minerales escasos extraídos en terceros países.
Calor extremo
El sistema de Fourth Power utiliza la electricidad disponible, especialmente la sobrante de fuentes renovables como la eólica o la fotovoltaica, para calentar una serie de bloques de grafito de casi 2 metros de largo y 50 cm de grosor hasta alcanzar aproximadamente 2.400 ºC. En ese momento, el sistema se considera totalmente cargado.
Cuando la red necesita electricidad, esos bloques de grafito calientan estaño líquido, que circula por una red cerrada de tuberías, bombas y caudalímetros también fabricados en grafito hasta llegar a unas células especiales que convierten la luz en electricidad.
Diagrama de una instalación de Fourth Energy. Omicrono
La elección del estaño es clave: no reacciona con el carbono, lo que elimina la corrosión, y tiene un punto de fusión relativamente bajo junto a un punto de ebullición muy alto, lo que lo mantiene líquido en un amplísimo rango de temperaturas.
La diferencia fundamental de Fourth Power frente a otros sistemas de almacenamiento térmico es precisamente ese rango de operación. "Operamos nuestra batería térmica entre 1.900 y 2.400 ºC, lo que nos permite ahorrar una cantidad enorme en los costes del sistema", explica Henry, responsable tecnológico de la empresa y catedrático de Termodinámica en el MIT.
La física explica el porqué de ese empeño por las altas temperaturas. La ley de Stefan-Boltzmann establece que, cuando se duplica la temperatura absoluta de un material hasta el punto en que brilla al rojo blanco, la cantidad de luz que emite no se duplica, sino que aumenta 16 veces.
"Si empujas la temperatura más alto, transferirás calor a mayor velocidad y el sistema se reduce. Entonces todo se abarata. Por eso perseguimos temperaturas tan altas en Fourth Power", resume Henry.
Almacenando la energía
Cuando la red necesita electricidad, entra en acción el otro componente clave del sistema: las células termofotovoltaicas (TPV). Es un tipo especial de placa solar diseñada para absorber la intensa radiación del estaño al rojo blanco.
El rendimiento de conversión de luz en electricidad de estas células supera el 40%, por encima del de una turbina de gas convencional.
![Alejandro Datas y miembros de su equipo con el prototipo de batería termofotovoltaica](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2022\/11\/22\/omicrono\/tecnologia\/720438283_228905365_320x180.jpg"])
Henry lo explica con una imagen muy gráfica: "Básicamente puedes sumergir las células en la luz y obtener energía, o puedes sacarlas y apagarla" .
El metal líquido sale de los bloques a 2.400 ºC y va perdiendo temperatura a medida que cede energía a las células fotovoltaicas. Después, regresa a los bloques de grafito, que actúan como un horno, para recuperar más calor.
Un diseño modular
El sistema de Fourth Power se divide en módulos de potencia y módulos de almacenamiento, que los clientes pueden combinar según sus necesidades.
"Pueden comprar un módulo de almacenamiento y uno de potencia, y eso es una batería de 10 horas. Pero si quieren un módulo de potencia y dos de almacenamiento, eso es una batería de 20 horas. Pueden mezclar y combinar, lo que es muy ventajoso para las operadoras eléctricas a medida que las renovables escalan y las necesidades de almacenamiento cambian", explica Henry.
Una instalación a gran escala ofrecería 25 MW de potencia y 250 MW/h de almacenamiento, y ocuparía aproximadamente la mitad de un campo de fútbol americano, unos 2.700 m2.
En términos de densidad de potencia, la diferencia es notable: "La mayoría de tecnologías de almacenamiento están en torno a 10 MW por acre o menos. Fourth Power está más cerca de los 100 MW por acre [equivalente a 25 MW por cada 1.000 m2]. Es muy densa en potencia", afirma su fundador.
La empresa estima que el sistema sólo pierde un 1% del calor almacenado por día, lo que lo convierte en viable tanto para almacenamiento de corta duración como para periodos que van de 10 a más de 100 horas.
A largo plazo, la tecnología de Fourth Power también podría funcionar como planta de generación convencional o suministrar calor industrial, aunque por ahora la empresa se centra exclusivamente en sus aplicaciones como batería termofotovoltaica.
A pesar del optimismo de Henry y de las credenciales técnicas del proyecto, la tecnología de Fourth Power aún no está desplegada a escala comercial. La siguiente etapa es la más crítica: planea poner en marcha una unidad de demostración integrada de 1 MW/h en su nueva sede en Bedford (Massachusetts, EEUU) prevista para finales de 2026 .
Para el CEO de la compañía, Arvin Ganesan, el desafío merece la pena: "Tenía la sensación de que esta tecnología tenía el potencial de abordar las dos crisis gemelas de asequibilidad y cambio climático al mismo tiempo".
![La planta Kapolei Energy Storage de Oahu (Hawái)](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2024\/01\/12\/omicrono\/tecnologia\/824428326_239095384_320x180.jpg"])
El veredicto de su fundador sobre el estado del sector es claro: "Las eléctricas necesitan algo barato y algo fiable. La única tecnología que ha conseguido al menos uno de esos requisitos es el litio. Pero el mundo está esperando algo mucho más barato que las baterías de litio e igual de fiable, si no mejor. Eso es lo que queremos demostrar al mundo".
Si el prototipo de Bedford cumple las expectativas, Fourth Power podría convertirse en una de las piezas clave para construir redes energéticas que no dependan de Oriente Medio, de Rusia ni de las cadenas de suministro que hoy sostienen, con crecientes dificultades, la transición energética global.
