Los precios del gas natural están disparados por todo el mundo y han llevado a precios récord de electricidad y calefacción. Por otro lado, el auge de las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, está creando un nuevo paradigma en el sector energético: cada vez se produce más electricidad cuando no hay demanda. Y esto está ocasionando que gran parte de esta electricidad se pierda. En esta situación, puede parecer lógico aprovechar esa electricidad renovable excedente para producir calor y electricidad cuando sea necesario. Sin embargo, nos enfrentamos a un problema tecnológico: carecemos de un sistema que sea capaz de almacenar y producir esta energía bajo demanda de forma lo bastante barata.

 

Unos investigadores del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España han encontrado una posible solución: un sistema que podría almacenar grandes cantidades de electricidad renovable durante largos periodos de tiempo de forma muy económica y proporcionar calor y electricidad bajo demanda.

 

El sistema utiliza la generación excedente a partir de energías renovables intermitentes, como la solar o la eólica, para fundir metales baratos, como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio, a temperaturas superiores a los 1.000 grados centígrados. Las aleaciones de silicio pueden almacenar grandes cantidades de energía durante su proceso de fusión. Este tipo de energía se llama “calor latente”. Por ejemplo, un litro de silicio almacena más de 1 kWh de energía en forma de calor latente, que es precisamente la 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 el sistema sea potencialmente más barato y seguro.

 

Una clave del sistema se refiere a la forma en que el calor almacenado se convierte en electricidad. Cuando el silicio se funde a más de 1000 grados centígrados brilla tanto que es posible volver a convertir el calor irradiado en electricidad utilizando células fotovoltaicas que aprovechen ese resplandor. Los llamados generadores termofotovoltaicos son como instalaciones fotovoltaicas en miniatura que pueden producir hasta 100 veces más potencia que una planta de energía 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. Comparativamente, los paneles solares fotovoltaicos comerciales tienen eficiencias de entre el 15% y el 20%. El uso de generadores termofotovoltaicos, en lugar de motores térmicos convencionales (como los ciclos Stirling, Brayton o Rankine), evita el uso de partes móviles, fluidos o intercambiadores de calor complejos. De esta forma, todo el sistema puede hacerse económico, compacto y silencioso.