Batería de arena para almacenar energía

El acuciante problema del suministro de energía que padece toda Europa está provocando la investigación en múltiples direcciones. El corte de suministro de gas y su encarecimiento, los problemas con las centrales nucleares en Francia y la apuesta por eliminar los combustibles fósiles, está perjudicando la económica del viejo continente.

Europa ya tenía un gran objetivo con la descarbonización completa para el año 2050. Sin embargo, aún se necesitan combustibles como el gas o la energía nuclear mientras nos adaptamos. Las energías renovables avanzan a pasos de gigante. No obstante, Europa y su industria tienen grandes necesidades de energía para mantener su economía, el nivel de producción industrial y para los hogares.

Es ahí donde aparece nuestro protagonista, la batería energética de arena. Aunque es solo un prototipo de dimensiones reducidas, relativamente, ha demostrado que puede funcionar a gran escala. Lo más asombroso es la materia que se utiliza para almacenar la energía: arena. Pero, ¿cómo funciona la batería de arena?

¿Cómo es la batería energética de arena?

Esta ingeniosa forma de almacenar energía se ha desarrollado en Finlandia. En este país nórdico los inviernos son largos y fríos. Esto hace que se necesite mucha energía para los hogares y en procesos industriales, más que en otros países como España. Esta circunstancia, unido a las no amistosas relaciones con su vecino ruso, del que depende en gran medida para el abastecimiento de gas, ha motivado esta y otras investigaciones.

Aunque es un país que dispone de plantas fotovoltaicas, estas solo funcionan a pleno rendimiento durante pocos meses. El resto del año bajan sensiblemente su producción eléctrica, principalmente por la nubosidad. Es por ello que, al Finlandia, al igual que sus vecinos nórdicos, se le plantea la necesidad de almacenar anergia durante el verano para poder utilizarla en invierno.

La solución desarrollada aprovecha las cualidades de la arena para almacenar calor que puede ser consumido hasta varios meses después. Gracias a las propiedades químicas y físicas de la arena, esta se puede calentar hasta a 1000 °C sin modificar su estado físico. Otra propiedad que tiene es que tiene mucha inercia térmica. Esto significa, que el calor acumulado lo cede muy lentamente.

De este modo, los investigadores finlandeses crearon un depósito de arena, que está recorrido internamente por tuberías. El gran recipiente que alberga toda la instalación está convenientemente aislado, para evitar pérdidas hacia el ambiente. Así, el depósito de arena puede considerarse como un gran intercambiador de energía.

La energía que producen centrales eólicas, de mareomotriz o huertas solares fotovoltaicas, y que no es consumida, se inyecta en la batería de arena. Para ello, se transforma en calor que se inyecta en forma de aire caliente a través de la red de tuberías. Esto provoca que la temperatura de la arena se vaya elevando progresivamente.

Esa energía en forma de calor se queda almacenada hasta que se necesita, bien para uso residencial o para procesos industriales. Gracias a una segunda red de tuberías por la que circula agua, se calienta este líquido para conducirlo al lugar donde se va a usar.

Esta nueva forma de energía se puede emplear perfectamente para la calefacción de viviendas. Esto se debe a que en Finlandia los sistemas de calefacción son centralizados para barrios enteros, por lo que se disponen de tuberías para conducir el agua caliente hasta todos los edificios.

Generación eléctrica con la batería de arena

El modelo experimental que ha desarrollado los ingenieros finlandeses puede almacenar hasta 8 MWh de energía. Sin embargo, se estima que podría llegar a almacenar hasta 20 GWh. De momento, la potencia calorífica que puede aportar la batería de arena desarrollada llega a los 100 kW. Aunque se puede aumentar de forma considerable.

El prototipo que está funcionando actualmente solo puede generar agua caliente. No obstante, los investigadores siguen trabajando para poder producto electricidad a partir del calor acumulado. Se han marcado este objetivo con el propósito de mejorar el rendimiento y los posibles campos de utilización de la energía acumulada.

En este empeño, se ha unido un grupo de investigadores norteamericanos a los finlandeses. De forma que se pueda tener en plazo relativamente corto una solución de almacenamiento de energía a base de arena, y que pueda generar electricidad directamente. Esto se debe a que el precio de la materia base, la arena, es insignificante frente a otros materiales como el litio, cobalto, etc. Además, el impacto medioambiental es sustancialmente menor.

Beneficios de la batería de arena

Este nuevo sistema de almacenamiento puede aportar grandes ventajas a la escasez de energía que sufren muchos países.

1. Acumulación económica

La arena es un material relativamente económico, además el diseño de la batería no necesita de complicadas tecnologías. Esto hace que el coste total del acumulador no sea excesivamente alto. Sobre todo, si lo comparamos con la energía que puede acumular y otros tipos de almacenamientos.

2. Energía ecológica

Tanto los materiales que se utilizan en su construcción, como el propio funcionamiento, no generan contaminación. Durante el calentamiento de la arena no se desprenden humos, ni dióxido de carbono ni de otro tipo.

3. Aprovechar excedentes

La base de batería de arena es el aprovechamiento de los excedentes de los parques eólicos, huertas fotovoltaicas u otras energías de origen renovable. Los humanos no tenemos capacidad de decidir cuándo poner en marcha estas energías. Por lo que necesitamos crear formas de almacenarla para su uso en los momentos de necesidad.

4. Reciclable

La arena que se usa, al contrario que las grandes baterías de litio, se pueden reciclar con facilidad y a un coste mínimo. No se generan residuos contaminantes ni peligrosos.

5. Adaptable a cualquier lugar

La tecnología que constituye las baterías de arena es tan sencilla, que se pueden construir acumuladores donde haya excedentes de energía, para ser consumidos con posterioridad. Además, se puede adaptar el tamaño de la batería a las circunstancias de cada lugar o energía excedentaria.

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