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Almacenamiento de energía térmica basado en bloques de hormigón

Almacenamiento de energía térmica basado en bloques de hormigón

Prueban, en Estados Unidos, con éxito sistema de almacenamiento de energía térmica basado en bloques de hormigón

Este nuevo modelo de almacenamiento se compone de un sistema modular de hormigón compuesto por bloques, en cuyo diseño de mezcla se utilizó ceniza volante y que se ensayaron para ciclos a más de 600°C. El primer piloto con esta tecnología se testeó en una planta de gas y los resultados fueron más que positivos. ¿De qué se trata este nuevo modelo? Lo contamos en el siguiente artículo.

En todo el mundo, el tránsito a fuentes de energías renovables no convencionales se hace necesario para mitigar los efectos del Cambio Climático que afecta al planeta. En Chile, por ejemplo, de acuerdo con el documento de Cuenta Pública 2023-2024 del Ministerio de Energía, se superó el 41% de generación eléctrica a partir de estas fuentes, consolidando al país como uno de los líderes tanto en transición como en inversión en energías renovables.

Este tránsito presenta importantes desafíos, siendo uno de ellos el asegurar la transmisión continua cuando la fuente de energía es intermitente, por ejemplo, como sucede con la energía solar o la eólica. Ante eso, se hace necesario un sistema de apoyo que mantenga el suministro, como una central hidroeléctrica. Esto hace que, en términos económicos, el tránsito a estas fuentes sea poco eficiente, pese a los beneficios en materia de sostenibilidad y descarbonización de la matriz energética.

Otro de los desafíos en la adopción de energías renovables no convencionales tiene que ver con infraestructura. Los grandes parques eólicos o campos de paneles solares representan una inversión no menor, tanto en términos de equipos -paneles, aerogeneradores, instalaciones en la costa, por nombrar algunos- como de la obra misma. Es por ello que se están buscando alternativas más eficientes en ese aspecto.

Un ejemplo es lo que presenta la startup Energy Vault que, gracias al movimiento de bloques de hormigón tradicional con un sistema de grúas, utiliza la energía cinética para generar electricidad. Este sistema, que se incorporó de manera exitosa a la red eléctrica estatal de China a fines de 2023, es sólo uno de los que se desarrolla en base a elementos de hormigón. Y es que, a fines de mayo de 2024, en Estados Unidos se realizó un ensayo exitoso de un nuevo sistema, compuesto por bloques modulares de hormigón, capaz de almacenar hasta 10 MW/hora.

Un sistema modular de hormigón para almacenar energía térmica

Este nuevo sistema de almacenamiento de energías renovables no convencionales es obra de Storworks, startup que desarrolló esta tecnología como una manera de buscar alternativas que sean de gran escala y, al mismo tiempo, eficientes en cuanto a costo.

Según informan en su sitio web, el sistema se basa en “bloques de hormigón de alto desempeño BolderBlocs, los que contienen en su interior aire y/o tubos de vapor, dependiendo de su aplicación. Los bloques son modulares y pueden configurarse para una amplia gama de aplicaciones y capacidades, desde pequeños sistemas industriales a entregar vapor a grandes plantas de energía, de manera confiable”.

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Foto: Diagrama del funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía térmica basado en bloques de hormigón. Crédito: Gentileza Storworks

Este sistema de almacenamiento de energía compuesto por bloques modulares de hormigón opera de la siguiente forma: los bloques se “cargan”, ya sea por vapor, calor perdido o aire calentado resistivamente, dependiendo de la aplicación. Según la información de Storworks, la energía se puede almacenar por horas o días, con pérdidas mínimas. “Los bloques de hormigón pueden producir vapor o aire caliente cuando se necesite y pueden ser una ‘fuente de combustible’ para una turbina a vapor de una planta de energía convencional, produciendo electricidad”, dicen.

Así, de acuerdo con un artículo en el diario del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (Electric Power Research Institue, EPRI en sus siglas en inglés) de Estados Unidos, el sistema de bloques de hormigón posee la capacidad potencial de almacenar energía a menos de USD100 por Kw/hora, mostrando su alta eficiencia tanto el ámbito energético, como también, en el económico.

“Con pérdidas de calor de alrededor de un 1% por día, los sistemas de hormigón entregar, potencialmente, varios días de almacenamiento, que es lo que se necesita en mercados energéticos dominados por la energía eólica y solar. Eso está muy por encima de las cuatro horas de almacenamiento que ofrecen las baterías actualmente a la red”, comentó Scott Hume, técnico ejecutivo del EPRI.

El primer ensayo exitoso del nuevo sistema de almacenamiento

El ensayo con este nuevo sistema de almacenamiento de energía térmica basado en bloques de hormigón se llevó a cabo en una planta de gas en Alabama, Estados Unidos, considerada la más grande del mundo en su tipo. En el ensayo, estuvieron involucrados el EPRI, la compañía de electricidad Southern Company y Storworks.

Ahí, el piloto de este sistema, cuya capacidad de almacenamiento llega a los 10 MWh de electricidad, se sometió a más de 80 ciclos de carga y descarga de energía, los que se realizaron de manera exitosa, informaron los involucrados en esta prueba a escala real de los bloques de hormigón. Asimismo, el piloto se incorporó a la red de la planta, con el objetivo de analizar la transferencia energética desde el sistema de bloques.

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Foto: Instalación de la unidad piloto de almacenamiento de energía térmica, durante su construcción. Crédito: Gentileza Storworks

Según informaron los involucrados en un comunicado de prensa, las metas originales que se plantearon con el ensayo de este piloto sobrepasaron las expectativas al demostrar el potencial que posee este sistema de almacenamiento de energía térmica para su conversión en electricidad, con la producción de vapor a varios niveles de presión. Con esto, el sistema de bloques de hormigón probó ser una alternativa válida a utilizar en centrales de energía térmica e incluso, aseguraron, puede ser clave en la descarbonización de la matriz energética.

“Los avances en el almacenamiento de energía de larga duración son claves para desbloquear todo el potencial de los recursos de energía renovables, en la ruta hacia la emisión cero”, comentó Neva Espinoza, vicepresidenta del área de Suministro Energético y Recursos de Baja Emisión del EPRI. “A medida que el sector energético navega a esta compleja transición, este sistema de almacenamiento de bloques de hormigón puede jugar un rol clave en la entrega eficiente de la electricidad asequible y confiable de la que depende la sociedad”.

Finalmente, se informó que continuarán las pruebas con el piloto de este sistema, aunque no se anunciaron fechas para los próximos ensayos.

Fuente: hormigonaldia.ich.cl