El sistema convierte la luz del silicio fundido de brillo blanco en electricidad utilizando celdas fotovoltaicas especializadas. Los investigadores afirman que el concepto podría almacenar electricidad en aproximadamente la mitad de los costos de la energía hidroeléctrica bombeada. Un solo sistema que comprende dos tanques de diez metros podría alimentar a 100,000 hogares.
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 tecnologías de almacenamiento de energía actuales. El equipo del MIT apunta a la escalabilidad de su concepto denominado “sol en una caja” y dice que un sistema de almacenamiento en grandes dimensiones podría abastecer a una pequeña ciudad de 100,000 hogares en cualquier momento.
El nuevo concepto de almacenamiento MIT aprovecha la energía renovable para producir calor, que luego se almacena como silicio fundido al calor. Los investigadores de los EE. UU. Han apodado la tecnología de almacenamiento en red de energía térmica: sistemas fotovoltaicos de empalme múltiple.
La tecnología utiliza dos grandes tanques de grafito de 10 metros de ancho, que están muy aislados y llenos de silicio líquido. Un tanque almacena silicio a una temperatura de 1926 ° C. El tanque “frío” se conecta a través de un banco de tubos y elementos de calefacción a un tanque “caliente” en el que se almacena el 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 de Joule, un proceso por el cual una corriente eléctrica pasa a través de un elemento calefactor, para elevar la temperatura del silicio “frío” y moverlo a la tanque caliente
Cuando se necesita electricidad, el silicio líquido fundido que brilla en blanco se bombea a través de una serie de tubos que emiten luz. Los tubos pasan a través de celdas solares de alta eficiencia, llamadas fotovoltaicas de unión múltiple, con la luz del silicio fundido que luego se convierte en electricidad. A través de ese proceso, el silicio se enfría y fluye de regreso al tanque “frío”, para ser usado nuevamente.
“Uno de los nombres afectuosos que la gente comenzó a llamar a nuestro concepto es “sol en una caja “, que fue acuñado por mi colega Shannon Yee en Georgia Tech”, Asegura Henry, profesor asociado de Desarrollo de Carreras. Por otro lado, Robert Noyce, del departamento de Mecánica de ingeniería dice. “Esta tecnología es básicamente una fuente de luz extremadamente intensa que está almacenada en una caja que atrapa el calor”.
En las etapas conceptuales del desarrollo de la tecnología, el material para hacer los tanques de almacenamiento fue una preocupación. Se pensaba que el uso potencial de grafito era un riesgo debido a la posibilidad de que el grafito y el silicio pudieran reaccionar a estas altas temperaturas.
Cuando el equipo construyó un tanque en miniatura para propósitos de prueba y ensayo, encontraron 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 de que se formó esa capa delgada, no se produjo ninguna reacción adicional, lo que demuestra que el uso de tanques de grafito es viable.
“La innovación en el almacenamiento de energía está teniendo un momento en este momento”, dice Addison Stark, Directora Asociada para la innovación energética en el Centro de Políticas Bipartidistas, y Directora de Personal del American Energy Innovation Council. “Los tecnólogos de la energía reconocen el imperativo de tener opciones de almacenamiento de bajo costo y alta eficiencia disponibles para equilibrar las tecnologías de generación sin parangón 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 energía de estado sólido junto con temperaturas de almacenamiento increíblemente altas empuja los límites de lo que es posible “.
En el anuncio, el equipo de MIT reveló que el concepto no era completamente nuevo, ya que otros habían estado explorando las posibilidades de almacenar calor de fuentes renovables. Hasta ahora, el enfoque había sido utilizar energía solar concentrada para calentar el metal o la sal y disipar el calor cuando fuera necesario para hacer funcionar los motores de vapor. Pero esta tecnología nunca logró generar un escenario de precios económicamente viable.
“Esta tecnología ha existido por un tiempo, pero solo de forma conceptual debido a que se pensaba que su costo no bajaría lo suficiente como para competir con el gas natural”, dice Henry. “Así que hubieron ideas para operar a temperaturas mucho más altas, por lo que podría utilizar un motor térmico más eficiente y bajar el costo”.
Al concentrarse en el uso de electricidad de energía solar fotovoltaica y eólica y utilizar sistemas fotovoltaicos de empalme múltiple en lugar de motores de vapor, afirman que los costos de la energía almacenada podrían ser la mitad del costo de la energía hidroeléctrica bombeada, que actualmente es la fuente más barata de energía almacenada.
Los costos para el almacenamiento hidráulico bombeado en la actualidad son de $ 200/MWh a $ 300/MWh. Caracterizado por capacidades muy altas y una vida útil extremadamente larga de hasta 80 años, las hidroeléctricas bombeadas también se limitan a las condiciones geográficas, que pueden hacer que los precios de algunas instalaciones sean mucho más altos.
