Los combustibles fósiles son una de las principales causas del cambio climático, ya que el carbono se libera a la atmósfera al quemarse para obtener energía.
Científicos australianos han creado un bloque de MGA que puede almacenar energía de forma más eficiente que las baterías de litio y puede ayudar a que las centrales de carbón sigan funcionando, sin emisiones.
Los bloques de MGA están fabricados con una mezcla de metales y son capaces de liberar energía para hervir agua.
A medida que el cambio climático se agrava, el futuro de los empleos e infraestructuras de los combustibles fósiles es incierto. Pero una nueva tecnología de almacenamiento de energía inventada en Australia podría permitir que las centrales eléctricas de carbón funcionen totalmente sin emisiones.
El novedoso material, denominado aleación de brecha de miscibilidad (MGA), almacena energía en forma de calor. El MGA se aloja en pequeños bloques de metales mezclados, que reciben la energía generada por fuentes renovables como la solar y la eólica.
La energía puede utilizarse entonces como alternativa al carbón para hacer funcionar las turbinas de vapor de las centrales de carbón, sin producir emisiones. Apilables como las piezas de Lego, los bloques de MGA pueden añadirse o retirarse, ajustando la generación de electricidad al alza o a la baja para satisfacer la demanda.
Los bloques de MGA cuestan una fracción de lo que cuesta una tecnología rival de almacenamiento de energía, las baterías de iones de litio. Nuestra invención ha sido probada en el laboratorio – ahora pasamos a la siguiente fase de demostrarlo en el mundo real.
Por qué es importante el almacenamiento de energía
Las principales fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, son «intermitentes». Dicho de otro modo, solo producen energía cuando brilla el sol y sopla el viento. A veces producen más energía de la necesaria y otras veces, menos.
Por tanto, pasar a una electricidad 100 % renovable requiere que la energía sea «despachable», es decir, almacenada y disponible bajo demanda. Algunas formas de almacenamiento, como las baterías de iones de litio, son relativamente caras y solo pueden almacenar energía durante periodos breves. Otras, como la hidroeléctrica, pueden almacenar energía durante periodos más largos, pero dependen del emplazamiento y no pueden construirse en cualquier lugar.
Si nuestra red eléctrica ha de ser libre de emisiones, necesitamos una opción de almacenamiento de energía que sea a la vez asequible y lo bastante versátil como para desplegarse a gran escala, proporcionando de seis a ocho horas de energía despachable cada noche.
Los MGA almacenan energía de un día a una semana. Esto cubre un marco temporal «intermedio» entre las baterías y la energía hidroeléctrica, y permite despachar energía renovable intermitente cuando sea necesario.
Cómo funciona nuestra invención
En los próximos dos décadas, muchas centrales de carbón de todo el mundo se jubilarán o serán desmanteladas, incluidas las de Australia. Nuestro almacenamiento propuesto podría significar que las centrales eléctricas se reconviertan, conservando la infraestructura y evitando la pérdida de empleos.
Para que las centrales de carbón utilicen nuestra tecnología, el horno y la caldera deben retirarse y reemplazarse por una unidad de almacenamiento que contenga bloques de MGA.
Los bloques de MGA miden 20 cm x 20 cm x 16 cm. Básicamente, comprenden una mezcla de metales: algunos se funden al calentarse y otros no. Piense en un bloque como en un muffin con pepitas de chocolate calentado en el microondas. El muffin consta de un componente de bizcocho, que mantiene todo en forma al calentarse, y las pepitas de chocolate, que se funden.
Los bloques no solo almacenan energía, sino que también calientan agua para generar vapor. En una antigua central de carbón, este vapor puede utilizarse para accionar turbinas y generadores que producen electricidad, en lugar de quemar carbón para lograr el mismo efecto.
Para generar el vapor, los bloques pueden diseñarse con tuberías internas, por las que se bombea y hierve el agua. Alternativamente, los bloques pueden interactuar con un intercambiador de calor, un sistema especialmente diseñado para calentar el agua.
Las antiguas centrales de carbón podrían funcionar con energía renovable que de otro modo se desconectaría durante los periodos de exceso de oferta a mediodía (en el caso de la solar) o en momentos de viento intenso (energía eólica).
Nuestra investigación ha demostrado que los bloques cuestan una fracción del precio de una batería de litio del mismo tamaño, pero producen la misma cantidad de energía.
Demostrar los bloques de MGA en el mundo real
Nuestro equipo perfeccionó el novedoso material mediante investigación en la Universidad de Newcastle entre 2010 y 2018. El año pasado creamos una empresa, MGA Thermal, y nos centramos en comercializar la tecnología y llevar a cabo proyectos en el mundo real.
En julio de este año, MGA Thermal recibió una subvención de 495 000 A$ del Departamento Federal de Industria, Innovación y Ciencia para establecer una planta piloto de fabricación en Newcastle, Nueva Gales del Sur. Se prevé que este proyecto comience a funcionar en la segunda mitad del próximo año. El objetivo es empezar a fabricar, de forma rentable y a escala, una cantidad comercial de bloques de MGA para grandes proyectos de demostración.
MGA Thermal se ha asociado con una empresa suiza, E2S Power AG, para probar la tecnología en la industria del carbón en Europa, un sector que cambia rápidamente. A partir del próximo año, las pruebas incluirán la adaptación de una central de carbón en funcionamiento con almacenamiento MGA. Esto también verificará la viabilidad económica de la tecnología.
Nuestro objetivo es un coste de almacenamiento de 50 A$ por kilovatio-hora, incluida toda la infraestructura asociada. Actualmente, las baterías de iones de litio cuestan alrededor de 200 A$ por kilovatio-hora, con costes adicionales si la energía se va a exportar a la red eléctrica.
Entonces, ¿cuáles son los inconvenientes? Pues bien, el MGA tiene un tiempo de respuesta mucho más lento que las baterías. Estas responden en milisegundos y son excelentes para cubrir picos o caídas breves en el suministro (como los de los aerogeneradores). Mientras tanto, el almacenamiento MGA tiene un tiempo de respuesta superior a 15 minutos, pero una capacidad de almacenamiento mucho mayor.
Una combinación de las tres opciones (baterías, almacenamiento MGA/térmico e hidroeléctrica) proporcionaría almacenamiento de energía a gran escala que aún puede responder con rapidez a un suministro renovable fluctuante.
Seguro y reciclable
Los bloques de MGA son seguros y no tóxicos: no existe riesgo de explosión ni de fuga, a diferencia de otros combustibles.
Los bloques también pueden reciclarse. Se espera que duren de 25 a 30 años y, a continuación, pueden separarse fácilmente en sus materiales individuales, para fabricar nuevos bloques o reciclarse como materias primas para otros usos.
Como cualquier tecnología nueva, los bloques de MGA deben demostrar su viabilidad financiera antes de que la industria los acepte y se utilicen ampliamente en proyectos comerciales. Las primeras demostraciones a gran escala de la tecnología están en el horizonte. Si tienen éxito, podrían permitir que las centrales eléctricas de carbón funcionen de forma limpia y dar esperanza al futuro de los trabajadores del carbón.
