Cómo almacenar energía en silicio fundido

Investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) coordinan AMADEUS, un proyecto del programa Horizonte 2020 que busca el desarrollo de nuevos dispositivos de almacenamiento de energía basados en el silicio fundido, a temperaturas superiores a los 1000 ºC.

Los expertos tratarán de crear una nueva generación de dispositivos de acumulación energética extremadamente compactos y de menor coste con potencial aplicación en diversos sectores.

El almacenamiento directo de energía solar en plantas termosolares, o la integración del almacenamiento eléctrico y la cogeneración en domicilios y distritos son sólo algunas de las aplicaciones que podrían tener los nuevos dispositivos resultantes del proyecto que ha logrado financiación de la convocatoria Future Emnerging Technologies (FET) del programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea. Se trata de un logro en sí mismo ya que solo 4 de cada 100 propuestas presentadas han logrado financiación en esta convocatoria, una de las más competitivas de todo el programa.

Con un presupuesto de 3,3 millones de euros para los próximos tres años, AMADEUS (Next Generation Materials and Solid State Devices for Ultra High Temperature Energy Storage and Conversion) investigará nuevos materiales y dispositivos que permitan almacenar energía a temperaturas en el rango de los 1000 y 2000 ºC. De esta forma, se pretende romper con la barrera de los 600ºC, raramente superada por los sistemas actuales empleados en centrales termosolares.

Para conseguirlo, los expertos trabajarán con distintos aleados metálicos de silicio y boro, que funden a temperaturas superiores a los 1385ºC y que permitirán almacenar entre 2 y 4 MJ/kg, “un orden de magnitud superior a la de las sales empleadas actualmente”, explica Alejandro Datas, del Instituto de Energía Solar de la UPM y uno de los coordinadores del proyecto.

Además, se estudiarán los materiales necesarios para contener estos metales fundidos durante largos periodos de tiempo y lograr un buen aislamiento térmico, así como los dispositivos para lograr una conversión eficiente del calor almacenado en electricidad.

Dispositivos que toman como base tecnología UPM

Para esto último, el proyecto investigará un nuevo concepto, patentado por investigadores de la UPM y publicado en diversas revistas científicas, que combina los efectos termiónico y fotovoltaico para lograr la conversión directa del calor en electricidad.

A diferencia de las máquinas térmicas convencionales, este sistema no requiere contacto físico con la fuente térmica, ya que se basa en la emisión directa de electrones (efecto termiónico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).

Pero, de tener éxito en su desarrollo, estos nuevos dispositivos no sólo podrán trabajar a temperaturas muy elevadas, sino que también permitirán simplificar y abaratar drásticamente el sistema, ya que no requieren de un fluido caloportador, ni de tuberías e intercambiadores de calor, que a día de hoy, suponen gran parte del coste de estas instalaciones.

Además de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el proyecto colaboran otros seis socios de cinco países europeos, con experiencia en campos tan diversos como la metalurgia, el aislamiento térmico, la dinámica de fluidos y dispositivos semiconductores.

El consorcio de investigación, coordinado por Alejandro Datas y Antonio Martí, ambos de la Universidad Politécnica de Madrid, contará con la participación del Consejo Nacional de Investigación de Italia, el Instituto de Investigación de la Fundición de Polonia, la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, el Centro Hellas para la Investigación y la Tecnología de Grecia, la Universidad de Stuttgart de Alemania, y la compañía IONVAC Process SRL de Italia.