Una empresa derivada del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) está desarrollando baterías térmicas para almacenar eficientemente el exceso de electricidad proveniente de las redes eléctricas y los productores de energía, en un intento por resolver uno de los mayores desafíos de la energía limpia.
La nueva batería térmica puede almacenar electricidad en forma de calor dentro de bloques masivos de carbono calentados a aproximadamente 4,350 grados Fahrenheit (2,400 grados Celsius). Esta temperatura es casi la mitad de la temperatura de la superficie del Sol.
El diseño fue creado por Fourth Power, una empresa de almacenamiento de energía con baterías térmicas, fundada por Asegun Henry, doctor en transferencia de calor del MIT. El sistema puede proporcionar entre 10 y más de 100 horas de energía a un costo significativamente menor que el almacenamiento con baterías de iones de litio.
Esto la posiciona como una alternativa potencial a las baterías de iones de litio (Li-ion) para el almacenamiento de larga duración. “La idea era, en lugar de construir el sistema con metal, mover metales líquidos”, explicó Henry, detallando que utiliza estaño fundido para transportar el calor.
Almacenando energía como calor
Este enfoque le valió a Henry un Récord Guinness por la bomba de líquidos más caliente en 2017. A tales temperaturas, duplicar el calor aumenta la emisión de luz 16 veces, o a la cuarta potencia, lo que inspiró el nombre de la compañía.
Según el equipo, los bloques de carbono brillan con un intenso resplandor blanco al alcanzar su máxima carga. Esta luz es luego capturada por células termofotovoltaicas (TPV), que funcionan de manera similar a los paneles solares, pero están diseñadas para convertir la radiación de calor en electricidad.
El equipo también batió otro récord al demostrar que una célula TPV podía convertir la luz en electricidad con una eficiencia superior al 40 por ciento. Su principal ventaja radica en su temperatura de funcionamiento.
Crédito: Cortesía de Fourth Power
“Explicar por qué nuestro sistema es una mejora tan significativa sobre todo lo demás se centra en la densidad de potencia”, señaló Henry. “Nos dimos cuenta de que si aumentamos la temperatura, transferiremos el calor a un ritmo más rápido y reduciremos el tamaño del sistema.”
El profesor añadió que temperaturas más altas finalmente reducen los costos. “Operamos nuestra batería térmica entre 1,900 y 2,400 grados Celsius [3,452 y 4,352 grados Fahrenheit], lo que nos permite ahorrar una cantidad tremenda en los costos del balance del sistema”, afirmó.
Redefiniendo el almacenamiento de energía
El método aprovecha la durabilidad de los materiales a base de carbono. A diferencia de los metales, que se vuelven costosos y se degradan a altas temperaturas, el grafito puede soportar el calor extremo sin corroerse. Además, el estaño fundido es igualmente estable y no reacciona con el carbono.
Esto permite que la unidad se ciclé repetidamente sin un desgaste significativo. La batería pierde solo alrededor del uno por ciento del calor almacenado por día, una característica que la hace adecuada para aplicaciones de almacenamiento de larga duración donde la energía debe mantenerse durante períodos prolongados.
Diseñada para empresas de servicios públicos, energías renovables y centros de datos, la tecnología ofrece una copia de seguridad confiable a medida que continúan expandiéndose la energía eólica y solar.
Henry dijo que el diseño modular de la batería permite a los usuarios extender el almacenamiento agregando más unidades. “Los clientes pueden comprar un módulo de almacenamiento y uno de potencia, y eso es una batería de 10 horas”, afirmó. “Pero si quieren un módulo de potencia y dos módulos de almacenamiento, eso es una batería de 20 horas.”
Más adelante este año, la compañía planea lanzar un sistema de demostración de un megavatio-hora (MWh). Una instalación a gran escala ofrecería 25 MW de potencia y 250 MWh de almacenamiento, y ocuparía aproximadamente la mitad de un campo de fútbol.
La batería también podría utilizarse como una planta de energía o proporcionar calor industrial a alta temperatura. “El mundo está esperando algo que sea mucho más barato que el ion de litio y tan confiable, si no mejor”, concluyó Henry en un comunicado de prensa. “Eso es en lo que nos estamos enfocando en demostrar al mundo.”
