Cabecera e Politecnica Sostenible

THERMOBAT: la primera batería termofotovoltaica de calor latente

N#07
06.02.2023
Por Esther López y Alejandro Datas

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) coordinan Thermobat, un proyecto para desarrollar la primera batería termofotovoltaica de calor latente, que pretende descarbonizar la generación de calor y electricidad en edificios e industria.

En el Acuerdo de París aprobado en 2015 los líderes mundiales adoptaron un conjunto de objetivos globales para proteger el planeta, con metas específicas que deben alcanzarse para el año 2030. Una de las prioridades de estos objetivos es la de mejorar el sector energético, ya que dicho sector es el que más contribuye al cambio climático, pues representa alrededor del 60% de todas las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. 

A pesar de que hay indicios alentadores de que la energía se está volviendo más sostenible, ya que la eficiencia energética continúa mejorando y la energía renovable está logrando resultados excelentes en el sector eléctrico de algunos países, todavía hay mucho margen de mejora.

Por ejemplo, según el Informe sobre la Situación Global de las Energías Renovables, que examina cada año el avance de las energías renovables a nivel mundial, en 2019 sólo el 11,7% del consumo final de energía fue de energías renovables. Aún hay una fuerte dependencia de los combustibles fósiles (el carbón, el gas y el petróleo), y el aumento del uso de la energía a nivel mundial está siendo cubierto en su mayor parte por dichos combustibles, dando como resultado al mayor aumento de emisiones de CO2 de la historia en 2021.

El año 2021 también marcó el fin de la era de los combustibles fósiles baratos, registrando la mayor escalada de precios de la energía desde la crisis del petróleo de 1973. Hacia el final del año los precios del gas alcanzaron un nivel diez veces más alto que, en el 2020 en Europa y Asia, y se multiplicaron por tres en Estados Unidos, resultando en una escalada de precios en los mercados mayoristas de la electricidad.

El uso de energías renovables (como la energía solar y eólica) es la mejor solución para frenar el cambio climático y afrontar las fluctuaciones de precios de la energía. Además, con estas tecnologías se podría cubrir el 100% de la demanda energética, pues tienen el potencial de generar toda la energía que la sociedad necesita, y a un precio competitivo gracias al abaratamiento experimentado en los últimos años, especialmente por parte de la energía solar fotovoltaica. Sin embargo, el motivo por el que el consumo final de energía aún no se basa mayoritariamente en energías renovables, es la intermitencia de su generación, es decir, el hecho de que no se genera energía renovable cuando se quiere, sino cuando las condiciones ambientales lo permiten. Por ello, la mejor forma de aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas es desarrollando sistemas de almacenamiento de energía que sean fiables y asequibles.

Para llevar a cabo una transición ecológica hacia el uso de energías renovables, el mundo necesitará almacenar cantidades de energía del orden de los Terawatio-hora (TWh) en escalas de tiempo que varían desde los segundos hasta los cientos de horas, con el fin de garantizar el suministro eléctrico. Además, aproximadamente un tercio de toda la energía de uso final se necesitará en forma de calor, por ejemplo, para la calefacción de edificios, secado industrial, y procesamiento de materiales. En este contexto el almacenamiento de energía en forma de calor surge como una solución prometedora y más barata frente a otras tecnologías, como son el hidrógeno verde o las baterías de litio.

El proyecto THERMOBAT, coordinado por el Dr. Alejandro Datas de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), está desarrollando una innovadora batería termofotovoltaica de calor latente (LHTPV) para el almacenamiento de energía de larga duración (10 a 100 horas) y la generación combinada de calor y electricidad.

La batería LHTPV almacenará la energía producida por un sistema solar fotovoltaico en forma de calor latente a muy altas temperaturas (1200 °C), utilizando un nuevo tipo de aleación de ferrosilicio capaz de almacenar altas densidades de energía (> 1 MWh/m3), y la convertirá en calor a baja temperatura (< 70 °C) y electricidad bajo demanda utilizando dispositivos termofotovoltaicos. El objetivo es el desarrollo de un sistema muy económico (< 10 €/kWh), de alta eficiencia global (> 90 %), que sea seguro, flexible, compacto, silencioso, reciclable, escalable y capaz de producir calor y electricidad limpios bajo demanda.

 

 La capacidad de almacenamiento energético y cogeneración de calor y electricidad por parte de la batería LHTPV se demostrará en un centro deportivo de la Comunidad de Madrid. Además, el proyecto THERMOBAT también se dedicará a acelerar las actividades de comercialización de la tecnología LHTPV a través de Thermophoton, una spin-off de la UPM recientemente establecida que desarrollará un plan de negocios detallado para hacer que la innovación sea totalmente comercializable. Para ello se diseñarán procesos de fabricación de los componentes clave de una batería LHTPV que sea escalables, de bajo coste y respetuosos con el medio ambiente. 

Autores: Esther López y Alejandro Datas

Para más información: a.datas@upm.es, Thermobat (https://www.thermobat.eu/technology/)

 

 

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