Almacenamiento con silicio líquido sería suficiente para abastecer ciudades enteras según el MIT

Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha propuesto un nuevo concepto de almacenamiento de energía que, según ellos, es mucho más barato que las actuales tecnologías de almacenamiento de energía. El equipo del MIT señala la escalabilidad de su concepto llamado “sol en una caja”, diciendo que un solo sistema grande podría alimentar a una pequeña ciudad de 100.000 hogares las 24 horas del día.

El nuevo concepto de almacenamiento del MIT aprovecha la energía renovable para producir calor, que luego se almacena como silicio líquido a altas temperaturas. Los investigadores de EE.UU. han llamado a la tecnología Almacenamiento de Energía Térmica en Red – Fotovoltaica Multiunión.

La tecnología utiliza dos grandes tanques de grafito de 10 metros de ancho, que están fuertemente aislados y llenos de silicio líquido. Un tanque almacena silicio a una temperatura de 1926°C. El tanque “frío” está conectado mediante un banco de tubos y elementos calefactores a un tanque “caliente” en el que se almacena silicio líquido a una temperatura de 2370°C.

El exceso de energía de un sistema fotovoltaico adyacente, por ejemplo, se utiliza para generar calor, a través del calentamiento Joule, un proceso por el que una corriente eléctrica pasa a través de un elemento calefactor, para elevar la temperatura del silicio “frío” y trasladarlo al tanque caliente.

Cuando se necesita electricidad, el silicio líquido fundido de color blanco brillante se bombea a través de una serie de tubos que emiten luz. Los tubos se conducen a través de células solares de alta eficiencia, llamadas fotovoltaicas multiunión, y la luz del silicio fundido se convierte de nuevo en electricidad. A través de este proceso, el silicio se enfría y vuelve a fluir al tanque de “frío”, para ser utilizado de nuevo.

“Uno de los motes con los que la gente conoce nuestro proyecto es “sol en una caja”, que fue acuñado por mi colega Shannon Yee en Georgia Tech,” dice Asegun Henry, el Profesor Asociado de Desarrollo de Carrera de Robert N. Noyce en el Departamento de Ingeniería Mecánica. “Es básicamente una fuente de luz extremadamente intensa que está contenida en una caja que atrapa el calor.”

Cuando el equipo construyó un tanque en miniatura para realizar pruebas, descubrió que mientras el silicio reaccionaba con el grafito para formar carburo de silicio, el nuevo material se pegaba a las paredes internas del tanque, para crear una capa protectora. Después no se produjo ninguna otra reacción, lo que demuestra que el uso de tanques de grafito es viable.

“La innovación en el almacenamiento de energía está pasando por un momento difícil”, dice Addison Stark, Directora Asociada para la innovación energética en el Bipartisan Policy Center, y Directora de Personal del American Energy Innovation Council. “Los tecnólogos de la energía reconocen el imperativo de disponer de opciones de almacenamiento de bajo costo y alta eficiencia para equilibrar las tecnologías de generación no despachables en la red. Como tal, hay muchas grandes ideas que están saliendo a la luz en este momento. En este caso, el desarrollo de un bloque de potencia de estado sólido junto con unas temperaturas de almacenamiento increíblemente altas traspasa los límites de lo que es posible”.

En el anuncio, el equipo del MIT reveló que el concepto no era totalmente nuevo, ya que otros equipos habían explorado las posibilidades de almacenar calor de fuentes renovables. Un proyecto empleó vastos campos con enormes espejos para concentrar la luz del Sol en grandes tanques grandes llenos de sal fundida, que se calentaría a temperaturas que rondarían los 540 ºC y, cuando hiciera falta electricidad, se bombearía a través de un intercambiador que convierte el calor de la sal en vapor, que una turbina transformaría en electricidad. Sin embargo, esta tecnología nunca ha logrado impulsar un escenario de precios económicamente viable.

“Esta tecnología ha existido por un tiempo, pero se ha pensado que su costo nunca será lo suficientemente bajo como para competir con el gas natural”, dice Henry. “Así que hubo un impulso para operar a temperaturas mucho más altas, para que pudieras usar una máquina de calor más eficiente y bajar el costo.”

Al volver la cabeza hacia el uso de la electricidad procedente de la energía solar fotovoltaica y eólica y utilizar la energía fotovoltaica de múltiples conexiones en lugar de las máquinas de vapor, dicen que los costes de la energía almacenada podrían ser la mitad de los de la energía hidráulica bombeada, que actualmente es la fuente más barata de energía almacenada.

Los costos para el almacenamiento de la hidroeléctrica bombeada actualmente están entre $200/MWh y $300/MWh. Caracterizado por capacidades muy altas y una vida útil extremadamente larga de hasta 80 años, la hidroelectricidad bombeada también se limita a las condiciones geográficas, lo que puede hacer que los precios de algunas instalaciones sean mucho más altos.