Almacenamiento solar eficiente y económico: ceniza volcánica
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Normalmente, cuando una región se encuentra cubierta de ceniza volcánica no es un hecho positivo. Pero investigadores de la Universidad de Barcelona han descubierto un conjunto único de características beneficiosas en la ceniza volcánica, que la hacen extraordinariamente valiosa como medio de almacenamiento de energía.
En otras ocasiones hemos hablado tanto de soluciones de almacenamiento de energía térmica increíblemente asequibles como de baterías térmicas extraordinariamente eficientes que funcionan a temperaturas extremadamente altas.
La ceniza volcánica como solución intermedia
Las más económicas utilizan materiales abundantes, mientras que las más eficaces pueden soportar temperaturas excepcionalmente altas empleando sustancias como estaño líquido y materiales de carbono. Sin embargo, la ceniza volcánica presenta un potencial término medio, ofreciendo una opción equilibrada que puede ser la adecuada para aplicaciones específicas.
El tema principal de un estudio reciente publicado en el Journal of Energy Storage es la energía solar concentrada, distinta de los paneles fotovoltaicos. Para ello se utilizan torres rodeadas de extensos conjuntos de espejos parabólicos en paisajes desérticos, meticulosamente colocados para seguir con precisión el movimiento del sol y concentrar sus rayos en un punto central.
Heliogen
En la actualidad, estos rayos concentrados producen un calor inmenso, que con frecuencia supera los 1.000 °C (1.832 °F), algo así como el calor de una lupa con esteroides.
Las posibilidades de utilización y almacenamiento
Puede tener una doble finalidad: convertirlo directamente en electricidad, a menudo mediante una turbina de vapor, o almacenarlo para un uso futuro calentando una batería térmica. Muchas instalaciones optan por las sales fundidas debido a su eficaz capacidad de almacenamiento y recuperación de calor a altas temperaturas.
Pero las sales fundidas presentan notables inconvenientes: pueden ser muy corrosivas, dañar los equipos y acortar la vida útil de las instalaciones. Además, su producción puede ser costosa y solidificarse a bajas temperaturas, lo que complica los procesos de manipulación.
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Presentamos la ceniza volcánica. Cuando un volcán entró en erupción en la isla de La Palma (Canarias) en 2021, cubrió los alrededores con 200 millones de metros cúbicos (equivalentes a 7.060 millones de pies cúbicos u 80.000 piscinas olímpicas en medidas estándar) de roca ígnea y restos de ceniza.
La investigación de la ceniza volcánica como solución de almacenamiento de calor
Es un recurso abundante, ya que la ceniza volcánica se utiliza habitualmente en proyectos de ingeniería civil por su rentabilidad. Sin embargo, los investigadores de Barcelona se propusieron explorar su potencial como medio de almacenamiento de calor. Para ello, comprimieron la ceniza en gránulos y los sometieron a ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento entre 250 y 750 °C (480-1.380 °F) durante 1.000 iteraciones.
Los investigadores descubrieron que la ceniza volcánica mostraba una conductividad térmica y una capacidad calorífica notables, al tiempo que mantenía su estabilidad física y química, mostrando sólo un 0,54% de aumento de masa debido a la oxidación a lo largo de los mil ciclos.
Mejora de los sistemas de sales fundidas con ceniza volcánica
Además, observaron que las cenizas volcánicas podían complementar eficazmente las sales fundidas. Mezcladas con sales fundidas, las cenizas podían reducir el impacto corrosivo de las sales y almacenar suficiente calor para evitar su tendencia a solidificarse, todo ello a bajo coste. Alternativamente, si se mantienen separadas en tanques que utilizan sales fundidas para la transferencia de calor, las cenizas podrían seguir desempeñando esta función con casi la misma eficacia.
Majo et al
Conversión directa de la energía solar con cenizas volcánicas
Por otra parte, la ceniza volcánica resulta adecuada para su uso como «receptor abierto» directo, en el que los rayos solares concentrados se dirigen a una estructura construida a partir de la ceniza. Esta configuración permite el funcionamiento a temperaturas extremadamente altas y facilita una conversión muy eficiente del calor en electricidad.
Para los investigadores, «la ceniza volcánica de la isla de La Palma tiene un enorme potencial como material alternativo y sostenible para su aplicación en el campo del almacenamiento de energía térmica (TES)… Proporcionando soluciones rentables y ahorros potenciales en el almacenamiento de energía».
Read the original article on: New Atlas
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