El calor de las piedras se transforma en electricidad

Para intentar paliar esta situación, Siemens está desarrollando un nuevo sistema de almacenamiento capaz de guardar el exceso de energía generada en los parques eólicos durante varias horas. La solución Future Energy Solution (FES) ha sido creada en colaboración con la Universidad de Tecnología de Hamburgo y la compañía alemana de energía Hamburg Energie. Se integra dentro del proyecto Sistemas Energéticos del Futuro del Ministro de Economía alemán para resolver el problema de almacenaje de forma asequible de la energía generada por turbinas eólicas cuando no pueda ser transmitida por sobrecargas de potencia.

La tecnología ya se está probando en una fábrica de Hamburgo a pequeña escala. Según la compañía alemana se trata de una "sencilla técnica" de almacenamiento a partir de piedras naturales. Y ahí reside su mayor particularidad. La planta convierte el superávit de energía en calor, que se traslada a un compartimento aislado con piedras en su interior. Dichas piedras se calientan hasta superar los 600 grados. A partir de este momento, si hay un aumento en la demanda de energía, las rocas calientan un flujo de aire que se conduce a un ciclo de vapor para generar nueva electricidad.

«Las piedras se calientan hasta superar los 600 grados para generar nueva electricidad»

Este sencillo diseño es rentable y puede ser la alternativa o el complemento ideal a los sistemas de almacenamiento ya existentes. "La esencia del sistema es su simplicidad ya que convierte la energía sobrante en calor que se guarda en un recipiente aislado con piedras, lo que le hace muy rentable y permite que el almacenaje sea muy económico", explica Ulrich Kreutzer, experto en tecnología de Siemens.

Kreutzer asegura que esta nueva idea puede resolver el problema de cómo la energía generada por las turbinas eólicas pueda ser almacenada de forma asequible cuando la red no la necesita o no puede ser transmitida porque las líneas están sobrecargadas.

En la planta de Hamburgo, el sistema se basa en un contenedor de unos 5 metros de longitud que, además de piedras, también cuenta con alrededor de 13.000 bolas de cerámica. "La ventaja de utilizar bolas de cerámica es que todas tienen el mismo tamaño y forma, lo que hace más fácil calcular el proceso de transmisión de calor dentro del compartimento", dice Vladimir Dabov, el director de proyecto de Siemens CT. Eso sí, desde la compañía alemana develan que solo usan las bolas de cerámica para esta fase experimental, y que el próximo paso se hará con piedras naturales para estudiar cómo incluyen las formas irregulares y los distintos materiales en el transporte del calor.

Las bolas cerámicas no se pueden utilizar en una planta de tamaño real porque son demasiado caras. Por ello, actualmente los investigadores buscan cuáles son las mejores piedras para ello porque cuanto mayor sea la estabilidad térmica de las piedras, más duradero y eficiente será el sistema de almacenamiento. Aunque, independientemente de las piedras utilizadas, el mayor reto es cómo medir los procesos de transporte de calor dentro del contenedor.

«Una planta a gran escala con esta tecnología puede aumentar hasta un 50% su eficiencia»

Para tener los resultados más detallados posibles, los investigadores han instalado 50 termopares en el sistema de almacenamiento que miden la temperatura en varios puntos del recipiente, además de los volúmenes de flujo de aire y gradientes de presión. Ahora solo son investigaciones, pero toda la innovación "se llevará a la planta a tamaño real que se construya en el futuro", afirma Jochen Schäfer, director de Sistemas de Energía distribuida en Siemens CT.

Y es que antes de que FES se pueda extender, los investigadores quieren construir una planta a tamaño real, incluyendo la tecnología de convertir el calor en electricidad. En los prototipos de Hamburgo y Erlangen (Baviera) falta esta tecnología porque hasta ahora solo se han estado examinando el flujo de calor a través de las piedras. Siemens ha confirmado que a principios de 2018 se construirá en Hamburgo una fábrica que incluya tanto el sistema de almacenamiento de la energía eólica sobrante como la tecnología capaz de convertir el calor almacenado en electricidad.

Así, aunque se estima que una planta de este tipo tenga un 25% de eficiencia, calculan que "una a gran escala con una producción de más de 100 megavatios puede sumar hasta un 50%", dice Kreutzer.