Dos jóvenes ingenieros impulsan una nueva tecnología de generación eléctrica sostenible en Finlandia a través del almacenamiento de energía térmica a «base de arena». Este sistema ayudaría a su país a superar el frío del invierno, después de que Rusia frenara sus suministros de gas y electricidad, tras el conflicto en Ucrania.
Varios grupos de investigación están probando los límites de la arena como almacenamiento de energía verde. Pero Tommi Eronen y Markku Ylönen se adelantaron en instalarla con éxito en una central eléctrica comercial. Estos ingenieros fundaron Polar Night Energy, la planta generadora de energía que podría utilizarse en otras partes del mundo.
Alrededor de 100 toneladas de material fino apiladas en un silo, se pusieron en funcionamiento en una planta de energía en la ciudad de Kankaanpää, en el suroeste de Finlandia. A fines de mayo, justo cuando Putin aisló al país en represalia por unirse a la OTAN.
“Estábamos hablando sobre cómo podríamos resolver el problema de la energía en un entorno tan confinado”, contó Markku respecto a la inspiración de la compañía. Luego de explorar varias opciones, “te encuentras con el problema del almacenamiento de energía si estás tratando de producirla de la manera más limpia posible», dijo.
Los amigos y colegas comenzaron a jugar con ideas. Llegaron a la arena como una forma asequible de almacenar la abundante electricidad generada por el sol o el viento o, ambas.
Encontrar una manera de almacenar estas energías renovables variables es el quid de liberar todo su potencial. Las baterías de litio funcionan bien para aplicaciones específicas, explicó Markku. Pero aparte de los problemas ambientales y el costo, no pueden absorber una gran cantidad de energía. Resulta que los granos de arena son sorprendentemente espaciosos cuando se trata de almacenamiento de energía.
Almacenamiento de energía en «baterías de arena» en Finlandia
La empresa Polar Night Energy y la planta generadora Vatajankoski, adelantan el innovador proceso de almacenamiento de energía térmica basado en arena, en Finlandia. Es la primera solución comercial del mundo para ser utilizado en una red de calefacción urbana.
“La construcción del almacenamiento salió bien, especialmente considerando que la solución es completamente nueva. Logramos poner todo en orden a pesar de algunos desafíos y un breve retraso. Ahora la arena ya está caliente”, dijo Ylönen. “Ya hemos aprendido que nuestro sistema tiene incluso más potencial del que inicialmente calculamos. Ha sido una sorpresa positiva”, confió el ingeniero.
Electricidad producida a bajo costo se usa para calentar la arena a una temperatura de hasta 500°C por resistencia. Es el mismo proceso utilizado en los calentadores eléctricos.
Una corriente de aire caliente es recirculada en la arena, que pierde calor muy lentamente y es un medio muy efectivo para almacenarlo.
Los ingenieros aseguran que su batería puede mantener la arena a unos 500°C durante meses. Cuando los precios de la energía suben, la batería puede liberar aire a altas temperaturas para calentar el agua en el sistema de calefacción distrital. Y a su vez caldear hogares, oficinas e incluso la piscina local. También una alternativa para estos tiempos de guerra.
Uno de los mayores desafíos ahora será escalar esta tecnología y usarla para obtener electricidad además de calor.
Prueba superada
La eficiencia del sistema de almacenamiento de energía en «baterías de arena», ideado y probado en Finlandia, cae en forma dramática cuando se usa para suministrar electricidad a la red, reseñó BBC.
Sin embargo, almacenar energía verde en forma de calor también puede ser una oportunidad para el sector industrial. Debido a que el calor usado en la producción de alimentos, bebidas, textiles o medicamentos proviene de la quema de combustibles fósiles.
El Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos, US National Renewable Energy Laboratory, también estudia el uso de baterías de arena. Pero Finlandia es el primer país con un sistema comercial y operativo que viene funcionando bien, de acuerdo a Pekka Passi que apostó por esta tecnología. «Es realmente simple, pero nos gustó la idea de probar algo nuevo, de ser los primeros en el mundo en hacerlo», señaló el director de la planta generadora de Vatajankoski.
«Parece algo un poco loco, pero creo que será un éxito» adicionó.
¿En qué consiste las baterías de arena? Es una estructura bastante simple. Una torre alta y gris llena de arena de baja calidad y cargada con el calor del exceso de electricidad solar y eólica.
Funciona a través de un proceso llamado calentamiento resistivo, mediante el cual se genera calor por la fricción creada cuando una corriente eléctrica pasa a través de cualquier material que no sea un superconductor. Luego, el aire caliente circula en el contenedor a través de un intercambiador de calor.
“Realmente no hay nada lujoso allí”, indicó Markku a Euronews sobre el almacenamiento. “La parte compleja sucede en la computadora. Necesitamos saber cómo se mueve la energía, o el calor, dentro del almacenamiento, para monitorear en todo momento cuánto hay disponible y a qué velocidad podemos descargar y cargar”.
Arena, sol, viento y energía
La gran batería instalada en la central eléctrica de Vatajankoski utiliza arena de un pozo cercano. “Queríamos encontrar algo que se pudiera obtener en casi cualquier parte del mundo”, precisó el ingeniero. Pero, ¿es la arena tan omnipresente como podríamos pensar?
La demanda de material de construcción aumentará un 45% en los próximos 40 años, según un estudio holandés publicado a principios de este año. La arena de construcción normalmente se extrae de ríos y lagos, y los «piratas de arena» están acelerando su pérdida de estos ecosistemas.
Aunque se usó arena de construcción para el prototipo, las baterías de arena funcionan con cualquier tipo que tenga una densidad lo suficientemente alta, dentro de ciertos parámetros termodinámicos.
“No queremos competir con (la industria de la construcción) por las buenas cualidades de la arena”, añadió Markku. De hecho, la atención se centra menos en la arena y en realidad se trata de «ayudar a los sectores eólico y solar a crecer».
Asimismo agregó, “creemos que este es solo uno de los componentes clave para hacer una sociedad con una producción realmente alta de energía eólica y solar”.
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