El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha hecho notar un avance revolucionario que tiene el potencial de cambiar el panorama del almacenamiento de energía a gran escala. Se están creando, a través de Fourth Power, empresa creada por el profesor Asegun Henry, baterías térmicas avanzadas que logran almacenar de forma eficaz el excedente de electricidad que las redes de servicios públicos y los productores de energía generan.
Innovación en física de materiales y fluidos termoeléctricos
El diseño de estas baterías térmicas elude los esquemas clásicos de ingeniería que normalmente utilizan gases de alta temperatura o sales fundidas que fluyen por tuberías metálicas. La idea del profesor Henry y su equipo es trastocar los principios de la física de materiales para emplear estaño líquido fundido como el medio transportador del calor, almacenado (en este caso) de forma estática en bloques de carbono de bajo costo.
Este proceso está basado en una investigación previa que le otorgó al científico un Récord Mundial Guinness en 2017 por la bomba de líquido más caliente de la historia, capaz de funcionar a 1200 grados Celsius utilizando estaño blanco en el proceso. La elección de esos materiales no es fortuita, responde a subsanar los problemas crónicos de corrosión, expansión térmica o fatiga estructural que destruyen los componentes de hierro o níquel a altas temperaturas. El estaño líquido no reacciona químicamente con el grafito de los conductos, tiene un punto de fusión relativamente bajo y un punto de ebullición excepcionalmente alto, de modo que se mantiene en estado fluido a lo largo de un espectro térmico muy amplio.
Operación a temperaturas récord y conversión por termofotovoltaica
En términos económicos y de operación, este sistema describe su gran ventaja gracias a las temperaturas extremas en las que trabaja la infraestructura de almacenamiento. La unidad se carga y utiliza la energía de electricidad que ha sobrado en la red eléctrica para calentar una serie de bloques de grafito de gran espesor a unas temperaturas de funcionamiento que oscilan entre 1900 y 2400 grados Celsius, temperatura que equivale a casi la mitad del calor que emite el sol.
Para regresar toda esa energía lumínica incandescente a la electricidad que podemos utilizar, el sistema utiliza células termofotovoltaicas avanzadas que operan bajo un principio análogo al de las placas solares. El grupo del MIT ha vuelto a batir un récord tecnológico, al conseguir demostrar la viabilidad de una celda termofotovoltaica capaz de transformar luz en electricidad a una eficiencia superior al 40%.
Escalabilidad modular y el soporte para infraestructuras tecnológicas
Una de las características comerciales más interesantes de la propuesta de Fourth Power es el carácter modular de sus unidades de almacenamiento y potencia. Esta capacidad de diseño modular permite a las empresas de servicios públicos e industrias combinar los módulos de forma personalizada para obtener el suministro desde diez hasta más de cien horas continuas de electricidad. El costo de este almacenamiento a gran escala se presenta como muy inferior al litio, con bajas pérdidas térmicas estimadas en menos del 1% del calor confinado total al día.
La empresa está validando la durabilidad de sus componentes en centros de investigación especializados y prevé poner en marcha una unidad de demostración plenamente integrada de un megavatio-hora de capacidad a finales de este año en Massachusetts. A escala comercial completa, una instalación estándar ocuparía solo la mitad de un campo de fútbol para proporcionar 25 megavatios de potencia y 250 megavatios-hora de almacenamiento masivo.
La exhaustiva evaluación realizada por el MIT sobre las baterías térmicas de alta temperatura subraya que la innovación en ciencias duras es imprescindible para la solución de la crisis de la asequibilidad energética y el cambio climático.