الريــم
11-05-2022, 02:13 AM
La ciencia lleva a?os reclamando abandonar los combustibles f?siles y abrazar las energ?as renovables para afrontar la crisis clim?tica que amenaza la supervivencia del planeta. Con los precios de la electricidad m?s altos de la historia, todos los ojos est?n puestos, ahora m?s que nunca, en energ?as como la solar y la e?lica.
Pero hay un problema tecnol?gico: no existe un sistema capaz de almacenar y producir esta energ?a bajo demanda de forma econ?mica. Un grupo de investigadores espa?oles parece hacer dado con la soluci?n al descubrir un sistema de bater?as fotovoltaicas con enorme potencial de almacenamiento durante largos per?odos de tiempo a bajo coste y de proporcionar calor y electricidad bajo demanda.
El hallazgo es obra de investigadores del Instituto de Energ?a Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM). Descrito en un art?culo titulado ‘Bater?as termofotovoltaicas de calor latente y publicado en la revista cient?fica ‘Joule’, el sistema utiliza la generaci?n excedente a partir de energ?as renovables intermitentes, como la solar o la e?lica, para fundir metales baratos, como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio, a temperaturas superiores a los 1.000?C.
Las aleaciones de silicio pueden almacenar grandes cantidades de energ?a durante su proceso de fusi?n. Este tipo de energ?a se llama “calor latente”.
Por ejemplo, un litro de silicio almacena m?s de un kWh de energ?a en forma de calor latente, que es precisamente la cantidad de energ?a que contiene un litro de hidr?geno presurizado a 500 bar. Sin embargo, a diferencia del hidr?geno, el silicio se puede almacenar a presi?n atmosférica, lo que hace que el sistema sea potencialmente m?s econ?mico y seguro.
Instalaciones fotovoltaicas en miniatura
El sistema, que ya ha sido patentado por los investigadores de la UPM, combina los efectos termi?nico y fotovoltaico para lograr la conversi?n directa del calor en electricidad.
A diferencia de las m?quinas térmicas convencionales, este sistema no requiere contacto f?sico con la fuente térmica, ya que se basa en la emisi?n directa de electrones (efecto termi?nico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).
http://uc-4u.com/clip/eedcc46a-4400-4ea9-8816-c33775205a11_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Vista del interior de una bateri?a termofotovoltaica de calor latente desarrollada en el Proyecto AMADEUS y disponible en el IES-UPM. | IES-UPM
Una clave del sistema se refiere a la forma en que el calor almacenado se convierte en electricidad. Cuando el silicio se funde a m?s de 1.000?C brilla como el sol. Por lo tanto, es posible volver a convertir el calor irradiado en electricidad utilizando células fotovoltaicas.
Los llamados generadores termofotovoltaicos son como instalaciones fotovoltaicas en miniatura que pueden producir hasta 100 veces m?s potencia que una planta de energ?a solar convencional. En otras palabras: si un metro cuadrado de panel solar produce 200 W, un metro cuadrado de panel termofotovoltaico produce 20 kW. Y no solo la potencia es mayor; la eficiencia, también.
Porque la eficiencia de las células termofotovoltaicas oscila entre el 30 y el 40% en funci?n de la temperatura de la fuente de calor, mientras que los paneles solares fotovoltaicos comerciales tienen eficiencias de entre el 15% y el 20%. La mitad.
El uso de generadores termofotovoltaicos, en lugar de motores térmicos convencionales (como los ciclos Stirling, Brayton o Rankine), evita el uso de partes m?viles, fluidos o intercambiadores de calor complejos. De esta forma, todo el sistema puede hacerse econ?mico, compacto y silencioso. Todo son ventajas.
Cien veces m?s barato que las bater?as de litio
Seg?n el estudio, las bater?as termofotovoltaicas de calor latente podr?an almacenar grandes cantidades de excedentes de electricidad renovable. “Gran parte de esta electricidad se producir? cuando no haya demanda, por lo que se vender? muy barata en el mercado eléctrico”, se?ala Alejandro Datas, investigador del IES-UPM que lidera el proyecto.
“Es fundamental almacenar esta electricidad en un sistema muy barato, ya que no tendr?a sentido almacenar algo tan barato en una caja muy cara. Por eso, almacenar electricidad excedente en forma de calor tiene mucho sentido, ya que es una de las formas m?s baratas de almacenar energ?a”, contin?a el investigador.
En particular, las aleaciones de silicio y ferrosilicio pueden almacenar energ?a a un costo de menos de 4 euros por kWh, lo que es 100 veces m?s barato que las actuales bater?as estacionarias de iones de litio.
http://uc-4u.com/clip/83762562-473f-4c82-8c2f-646fe23697eb_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Concepto del proyecto AMADEUS. | IES-UPM
Es cierto que el coste total ser? mayor tras incorporar el contenedor y el aislamiento térmico, pero también, como detalla el estudio, que ser?a posible alcanzar “costes en torno a los 10 euros por kWh si el sistema es suficientemente grande, t?picamente m?s de 10 MWh, ya que el coste del aislamiento térmico ser?a una peque?a fracci?n del coste total del sistema”.
El hecho de que solo una fracci?n del calor almacenado con estas bater?as de calor latente se convierta nuevamente en electricidad no es necesariamente un problema. “Si el sistema es lo suficientemente barato, bastar?a con recuperar solo el 30 o el 40% de la energ?a en forma de electricidad para que sean preferibles a otras tecnolog?as m?s caras, como las bater?as de iones de litio”, apuntan los investigadores.
El primer prototipo, listo
El 60 o 70% del calor que no se convierte en electricidad, adem?s, podr?a entregarse directamente a edificios, f?bricas o ciudades, lo que reducir?a el consumo de gas natural.
El calor representa m?s del 50% de la demanda mundial de energ?a y el 40% de las emisiones mundiales de CO2. De este modo, el almacenamiento de energ?a e?lica o fotovoltaica en bater?as termofotovoltaicas de calor latente no solo permitir?a un ahorro sustancial de costes, sino que también satisfar?a parte de esta gran demanda de calor a través de fuentes renovables.
Por tanto, “desarrollar este tipo de sistemas puede ser clave para reducir nuestra dependencia de los combustibles f?siles, no solo en el sector eléctrico, sino también en el térmico”, concluye Datas.
El primer prototipo a escala de laboratorio del sistema que se ha fabricado en el marco de un proyecto europeo (AMADEUS (https://cordis.europa.eu/project/id/737054)) ya est? disponible en el IES-UPM, y en el estudio se han publicado los primeros resultados experimentales.
http://uc-4u.com/clip/302e12ff-13c6-4e23-8e1f-88c7f70d4b37_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg El silicio es el segundo elemento ma?s abundante de la corteza terrestre, tras el oxi?geno. | Agencias
Esta es la culminaci?n de m?s de 10 a?os de investigaci?n en el IES-UPM. Sin embargo, la tecnolog?a todav?a necesita mucha inversi?n antes de que pueda llegar al mercado, apunta la universidad madrile?a. Por ejemplo, el prototipo de laboratorio actual tiene menos de 1 kWh de capacidad de almacenamiento, pero se necesitan capacidades de almacenamiento de energ?a de m?s de 10 MWh para que esta tecnolog?a sea rentable.
El pr?ximo desaf?o es escalar la tecnolog?a y probar su viabilidad a gran escala. Para ello, los investigadores del IES-UPM ya est?n formando el equipo que lo har? posible.
Informe de referencia: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435122000423?via%3Dihub
......
Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/medio-ambiente/invento-espanol-acabar-dependencia-combustibles-13493203)
Pero hay un problema tecnol?gico: no existe un sistema capaz de almacenar y producir esta energ?a bajo demanda de forma econ?mica. Un grupo de investigadores espa?oles parece hacer dado con la soluci?n al descubrir un sistema de bater?as fotovoltaicas con enorme potencial de almacenamiento durante largos per?odos de tiempo a bajo coste y de proporcionar calor y electricidad bajo demanda.
El hallazgo es obra de investigadores del Instituto de Energ?a Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM). Descrito en un art?culo titulado ‘Bater?as termofotovoltaicas de calor latente y publicado en la revista cient?fica ‘Joule’, el sistema utiliza la generaci?n excedente a partir de energ?as renovables intermitentes, como la solar o la e?lica, para fundir metales baratos, como el silicio o las aleaciones de ferrosilicio, a temperaturas superiores a los 1.000?C.
Las aleaciones de silicio pueden almacenar grandes cantidades de energ?a durante su proceso de fusi?n. Este tipo de energ?a se llama “calor latente”.
Por ejemplo, un litro de silicio almacena m?s de un kWh de energ?a en forma de calor latente, que es precisamente la cantidad de energ?a que contiene un litro de hidr?geno presurizado a 500 bar. Sin embargo, a diferencia del hidr?geno, el silicio se puede almacenar a presi?n atmosférica, lo que hace que el sistema sea potencialmente m?s econ?mico y seguro.
Instalaciones fotovoltaicas en miniatura
El sistema, que ya ha sido patentado por los investigadores de la UPM, combina los efectos termi?nico y fotovoltaico para lograr la conversi?n directa del calor en electricidad.
A diferencia de las m?quinas térmicas convencionales, este sistema no requiere contacto f?sico con la fuente térmica, ya que se basa en la emisi?n directa de electrones (efecto termi?nico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).
http://uc-4u.com/clip/eedcc46a-4400-4ea9-8816-c33775205a11_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Vista del interior de una bateri?a termofotovoltaica de calor latente desarrollada en el Proyecto AMADEUS y disponible en el IES-UPM. | IES-UPM
Una clave del sistema se refiere a la forma en que el calor almacenado se convierte en electricidad. Cuando el silicio se funde a m?s de 1.000?C brilla como el sol. Por lo tanto, es posible volver a convertir el calor irradiado en electricidad utilizando células fotovoltaicas.
Los llamados generadores termofotovoltaicos son como instalaciones fotovoltaicas en miniatura que pueden producir hasta 100 veces m?s potencia que una planta de energ?a solar convencional. En otras palabras: si un metro cuadrado de panel solar produce 200 W, un metro cuadrado de panel termofotovoltaico produce 20 kW. Y no solo la potencia es mayor; la eficiencia, también.
Porque la eficiencia de las células termofotovoltaicas oscila entre el 30 y el 40% en funci?n de la temperatura de la fuente de calor, mientras que los paneles solares fotovoltaicos comerciales tienen eficiencias de entre el 15% y el 20%. La mitad.
El uso de generadores termofotovoltaicos, en lugar de motores térmicos convencionales (como los ciclos Stirling, Brayton o Rankine), evita el uso de partes m?viles, fluidos o intercambiadores de calor complejos. De esta forma, todo el sistema puede hacerse econ?mico, compacto y silencioso. Todo son ventajas.
Cien veces m?s barato que las bater?as de litio
Seg?n el estudio, las bater?as termofotovoltaicas de calor latente podr?an almacenar grandes cantidades de excedentes de electricidad renovable. “Gran parte de esta electricidad se producir? cuando no haya demanda, por lo que se vender? muy barata en el mercado eléctrico”, se?ala Alejandro Datas, investigador del IES-UPM que lidera el proyecto.
“Es fundamental almacenar esta electricidad en un sistema muy barato, ya que no tendr?a sentido almacenar algo tan barato en una caja muy cara. Por eso, almacenar electricidad excedente en forma de calor tiene mucho sentido, ya que es una de las formas m?s baratas de almacenar energ?a”, contin?a el investigador.
En particular, las aleaciones de silicio y ferrosilicio pueden almacenar energ?a a un costo de menos de 4 euros por kWh, lo que es 100 veces m?s barato que las actuales bater?as estacionarias de iones de litio.
http://uc-4u.com/clip/83762562-473f-4c82-8c2f-646fe23697eb_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Concepto del proyecto AMADEUS. | IES-UPM
Es cierto que el coste total ser? mayor tras incorporar el contenedor y el aislamiento térmico, pero también, como detalla el estudio, que ser?a posible alcanzar “costes en torno a los 10 euros por kWh si el sistema es suficientemente grande, t?picamente m?s de 10 MWh, ya que el coste del aislamiento térmico ser?a una peque?a fracci?n del coste total del sistema”.
El hecho de que solo una fracci?n del calor almacenado con estas bater?as de calor latente se convierta nuevamente en electricidad no es necesariamente un problema. “Si el sistema es lo suficientemente barato, bastar?a con recuperar solo el 30 o el 40% de la energ?a en forma de electricidad para que sean preferibles a otras tecnolog?as m?s caras, como las bater?as de iones de litio”, apuntan los investigadores.
El primer prototipo, listo
El 60 o 70% del calor que no se convierte en electricidad, adem?s, podr?a entregarse directamente a edificios, f?bricas o ciudades, lo que reducir?a el consumo de gas natural.
El calor representa m?s del 50% de la demanda mundial de energ?a y el 40% de las emisiones mundiales de CO2. De este modo, el almacenamiento de energ?a e?lica o fotovoltaica en bater?as termofotovoltaicas de calor latente no solo permitir?a un ahorro sustancial de costes, sino que también satisfar?a parte de esta gran demanda de calor a través de fuentes renovables.
Por tanto, “desarrollar este tipo de sistemas puede ser clave para reducir nuestra dependencia de los combustibles f?siles, no solo en el sector eléctrico, sino también en el térmico”, concluye Datas.
El primer prototipo a escala de laboratorio del sistema que se ha fabricado en el marco de un proyecto europeo (AMADEUS (https://cordis.europa.eu/project/id/737054)) ya est? disponible en el IES-UPM, y en el estudio se han publicado los primeros resultados experimentales.
http://uc-4u.com/clip/302e12ff-13c6-4e23-8e1f-88c7f70d4b37_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg El silicio es el segundo elemento ma?s abundante de la corteza terrestre, tras el oxi?geno. | Agencias
Esta es la culminaci?n de m?s de 10 a?os de investigaci?n en el IES-UPM. Sin embargo, la tecnolog?a todav?a necesita mucha inversi?n antes de que pueda llegar al mercado, apunta la universidad madrile?a. Por ejemplo, el prototipo de laboratorio actual tiene menos de 1 kWh de capacidad de almacenamiento, pero se necesitan capacidades de almacenamiento de energ?a de m?s de 10 MWh para que esta tecnolog?a sea rentable.
El pr?ximo desaf?o es escalar la tecnolog?a y probar su viabilidad a gran escala. Para ello, los investigadores del IES-UPM ya est?n formando el equipo que lo har? posible.
Informe de referencia: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435122000423?via%3Dihub
......
Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
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