Esta tecnología de almacenamiento de energía ganó el Premio a la Mejor Innovación de la UE 2022, 40 veces más barata que la batería de iones de litio

El almacenamiento de energía térmica utilizando silicio y ferrosilicio como medio puede almacenar energía a un coste de menos de 4 euros por kilovatio-hora, es decir, 100 veces

Más barato que la actual batería fija de iones de litio.Tras añadir el contenedor y la capa aislante, el coste total puede rondar los 10 euros por kilovatio-hora,

que es mucho más barata que la batería de litio de 400 euros el kilovatio-hora.

El desarrollo de energías renovables, la construcción de nuevos sistemas energéticos y el apoyo al almacenamiento de energía son una barrera que debe superarse.

La naturaleza innovadora de la electricidad y la volatilidad de la generación de energía renovable, como la fotovoltaica y la eólica, hacen que la oferta y la demanda

de electricidad a veces no coinciden.En la actualidad, dicha regulación puede ajustarse mediante la generación de energía con carbón y gas natural o la energía hidroeléctrica para lograr estabilidad.

y flexibilidad del poder.Pero en el futuro, con la retirada de la energía fósil y el aumento de la energía renovable, será necesario un almacenamiento de energía barato y eficiente.

La configuración es la clave.

La tecnología de almacenamiento de energía se divide principalmente en almacenamiento de energía física, almacenamiento de energía electroquímica, almacenamiento de energía térmica y almacenamiento de energía química.

Como el almacenamiento de energía mecánica y el almacenamiento por bombeo pertenecen a la tecnología de almacenamiento de energía física.Este método de almacenamiento de energía tiene un precio relativamente bajo y

Alta eficiencia de conversión, pero el proyecto es relativamente grande, está limitado por la ubicación geográfica y el período de construcción también es muy largo.Es difícil

adaptarse a la demanda máxima de reducción de energía renovable únicamente mediante el almacenamiento por bombeo.

En la actualidad, el almacenamiento de energía electroquímico es popular y también es la nueva tecnología de almacenamiento de energía de más rápido crecimiento en el mundo.energía electroquímica

El almacenamiento se basa principalmente en baterías de iones de litio.A finales de 2021, la capacidad instalada acumulada de nuevo almacenamiento de energía en el mundo ha superado los 25 millones

kilovatios, de los cuales la cuota de mercado de las baterías de iones de litio ha alcanzado el 90%.Esto se debe al desarrollo a gran escala de los vehículos eléctricos, que proporciona una

Escenario de aplicación comercial a gran escala para el almacenamiento de energía electroquímica basado en baterías de iones de litio.

Sin embargo, la tecnología de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio, como un tipo de batería de automóvil, no es un gran problema, pero habrá muchos problemas cuando se trata de

apoyar el almacenamiento de energía a largo plazo a nivel de red.Uno es el problema de la seguridad y el costo.Si las baterías de iones de litio se apilan a gran escala, el costo se multiplicará.

y la seguridad provocada por la acumulación de calor también es un gran peligro oculto.La otra es que los recursos de litio son muy limitados y los vehículos eléctricos no son suficientes.

y no se puede satisfacer la necesidad de almacenamiento de energía a largo plazo.

¿Cómo resolver estos problemas realistas y urgentes?Ahora muchos científicos se han centrado en la tecnología de almacenamiento de energía térmica.Se han logrado avances en

tecnologías e investigaciones pertinentes.

En noviembre de 2022, la Comisión Europea anunció el proyecto ganador del “Premio Radar de Innovación UE 2022”, en el que el proyecto “AMADEUS”

El proyecto de batería desarrollado por el equipo del Instituto Tecnológico de Madrid en España ganó el Premio a la Mejor Innovación de la UE en 2022.

“Amadeus” es un modelo de batería revolucionario.Este proyecto, que pretende almacenar una gran cantidad de energía procedente de energías renovables, fue seleccionado por la Unión Europea

Comisión como uno de los mejores inventos de 2022.

Este tipo de batería diseñada por el equipo científico español almacena el exceso de energía que se genera cuando la energía solar o eólica es alta en forma de energía térmica.

Este calor se utiliza para calentar un material (en este proyecto se estudia la aleación de silicio) a más de 1000 grados centígrados.El sistema contiene un contenedor especial con el

Placa térmica fotovoltaica orientada hacia el interior, que puede liberar parte de la energía almacenada cuando la demanda eléctrica es alta.

Los investigadores utilizaron una analogía para explicar el proceso: "Es como poner el sol en una caja".Su plan puede revolucionar el almacenamiento de energía.Tiene un gran potencial para

lograr este objetivo y se ha convertido en un factor clave para afrontar el cambio climático, lo que hace que el proyecto “Amadeus” destaque entre los más de 300 proyectos presentados

y ganó el Premio a la Mejor Innovación de la UE.

El organizador del Premio Radar de Innovación de la UE explicó: “Lo valioso es que proporciona un sistema económico que puede almacenar una gran cantidad de energía durante un tiempo.

largo tiempo.Tiene alta densidad de energía, alta eficiencia general y utiliza materiales suficientes y de bajo costo.Es un sistema modular, ampliamente utilizado, y puede proporcionar

Calor limpio y electricidad a pedido”.

Entonces, ¿cómo funciona esta tecnología?¿Cuáles son los escenarios de aplicación futuros y las perspectivas de comercialización?

En pocas palabras, este sistema utiliza el exceso de energía generado por energías renovables intermitentes (como la energía solar o la energía eólica) para fundir metales baratos.

como silicio o ferrosilicio, y la temperatura es superior a 1000 ℃.La aleación de silicio puede almacenar una gran cantidad de energía en su proceso de fusión.

Este tipo de energía se llama "calor latente".Por ejemplo, un litro de silicio (aproximadamente 2,5 kg) almacena más de 1 kilovatio-hora (1 kilovatio-hora) de energía en la forma

de calor latente, que es exactamente la energía contenida en un litro de hidrógeno a 500 bares de presión.Sin embargo, a diferencia del hidrógeno, el silicio se puede almacenar en condiciones atmosféricas.

presión, lo que hace que el sistema sea más económico y seguro.

La clave del sistema es cómo convertir el calor almacenado en energía eléctrica.Cuando el silicio se funde a una temperatura superior a los 1000 ºC, brilla como el sol.

Por tanto, se pueden utilizar células fotovoltaicas para convertir el calor radiante en energía eléctrica.

El llamado generador térmico fotovoltaico es como un dispositivo fotovoltaico en miniatura que puede generar 100 veces más energía que las plantas de energía solar tradicionales.

Es decir, si un metro cuadrado de paneles solares produce 200 vatios, un metro cuadrado de paneles fotovoltaicos térmicos producirá 20 kilovatios.Y no solo

la potencia, pero también la eficiencia de conversión es mayor.La eficiencia de las células fotovoltaicas térmicas está entre el 30% y el 40%, lo que depende de la temperatura.

de la fuente de calor.Por el contrario, la eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos comerciales está entre el 15% y el 20%.

El uso de generadores térmicos fotovoltaicos en lugar de los tradicionales motores térmicos evita el uso de piezas móviles, fluidos e intercambiadores de calor complejos.De este modo,

todo el sistema puede ser económico, compacto y silencioso.

Según la investigación, las células fotovoltaicas térmicas latentes pueden almacenar una gran cantidad de energía renovable residual.

Alejandro Data, investigador que lideró el proyecto, dijo: “Gran parte de esa electricidad se generará cuando haya excedentes de generación eólica y eólica,

por lo que se venderá a un precio muy bajo en el mercado eléctrico.Es muy importante almacenar este excedente de electricidad en un sistema muy barato.Es muy significativo para

almacenar el excedente de electricidad en forma de calor, porque es una de las formas más baratas de almacenar energía”.

2. Es 40 veces más barata que la batería de iones de litio.

En particular, el silicio y el ferrosilicio pueden almacenar energía a un coste inferior a 4 euros por kilovatio-hora, lo que supone 100 veces más barato que los actuales sistemas fijos de iones de litio.

batería.Después de agregar el contenedor y la capa aislante, el costo total será mayor.Sin embargo, según el estudio, si el sistema es lo suficientemente grande, normalmente más

de 10 megavatios hora, probablemente alcanzará el coste de unos 10 euros por kilovatio hora, porque el coste del aislamiento térmico será una pequeña parte del total

costo del sistema.Sin embargo, el coste de la batería de litio ronda los 400 euros por kilovatio-hora.

Un problema al que se enfrenta este sistema es que sólo una pequeña parte del calor almacenado se convierte de nuevo en electricidad.¿Cuál es la eficiencia de conversión en este proceso?Cómo

Utilizar la energía térmica restante es el problema clave.

Sin embargo, los investigadores del equipo creen que estos no son problemas.Si el sistema es lo suficientemente barato, sólo será necesario recuperar entre el 30 y el 40% de la energía en forma de

electricidad, lo que las hará superiores a otras tecnologías más caras, como las baterías de iones de litio.

Además, el 60-70% restante del calor no convertido en electricidad puede transferirse directamente a edificios, fábricas o ciudades para reducir el uso de carbón y energía natural.

consumo de gas.

El calor representa más del 50% de la demanda mundial de energía y el 40% de las emisiones globales de dióxido de carbono.De esta forma, almacenar energía eólica o fotovoltaica en estado latente

Las células fotovoltaicas térmicas no sólo pueden ahorrar muchos costes, sino también satisfacer la enorme demanda de calor del mercado a través de recursos renovables.

3. Retos y perspectivas de futuro

La nueva tecnología de almacenamiento térmico fotovoltaico térmico diseñada por el equipo de la Universidad Tecnológica de Madrid, que utiliza materiales de aleación de silicio, ha

ventajas en costo de material, temperatura de almacenamiento térmico y tiempo de almacenamiento de energía.El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre.El costo

por tonelada de arena de sílice cuesta sólo 30-50 dólares, que es 1/10 del material de sal fundida.Además, la diferencia de temperatura de almacenamiento térmico de la arena de sílice

Las partículas son mucho más altas que las de la sal fundida y la temperatura máxima de funcionamiento puede alcanzar más de 1000 ℃.Mayor temperatura de funcionamiento también

ayuda a mejorar la eficiencia energética general del sistema de generación de energía fototérmica.

El equipo de Datus no es el único que ve el potencial de las células fotovoltaicas térmicas.Tienen dos poderosos rivales: el prestigioso Instituto de Massachusetts de

Tecnología y la startup californiana Antola Energy.Este último se centra en la investigación y el desarrollo de grandes baterías utilizadas en la industria pesada (un gran

consumidor de combustibles fósiles), y obtuvo 50 millones de dólares para completar la investigación en febrero de este año.El Breakthrough Energy Fund de Bill Gates proporcionó algunos

fondos de inversión.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts afirman que su modelo de célula fotovoltaica térmica ha sido capaz de reutilizar el 40% de la energía utilizada para calentar

Los materiales internos de la batería prototipo.Explicaron: “Esto crea un camino para la máxima eficiencia y reducción de costos del almacenamiento de energía térmica,

haciendo posible descarbonizar la red eléctrica”.

El proyecto del Instituto Tecnológico de Madrid no ha podido medir el porcentaje de energía que puede recuperar, pero es superior al modelo americano

en un aspecto.Alejandro Data, el investigador que lideró el proyecto, explicó: “Para lograr esta eficiencia, el proyecto del MIT debe elevar la temperatura a

2400 grados.Nuestra batería funciona a 1200 grados.A esta temperatura, la eficiencia será menor que la de ellos, pero tendremos muchos menos problemas de aislamiento térmico.

Después de todo, es muy difícil almacenar materiales a 2400 grados sin provocar pérdida de calor”.

Por supuesto, esta tecnología todavía necesita mucha inversión antes de ingresar al mercado.El actual prototipo de laboratorio tiene menos de 1 kWh de almacenamiento de energía.

capacidad, pero para que esta tecnología sea rentable se necesitan más de 10 MWh de capacidad de almacenamiento de energía.Por lo tanto, el próximo desafío es ampliar la escala de

la tecnología y probar su viabilidad a gran escala.Para lograrlo, investigadores del Instituto Tecnológico de Madrid han estado formando equipos

para hacerlo posible.