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 costo de menos de 4 euros por kilovatio-hora, que es 100 veces

Más barato que la actual batería fija de iones de litio.Después de agregar el contenedor y la capa de aislamiento, el costo total puede ser de unos 10 euros por kilovatio-hora,

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

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

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

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

y flexibilidad del poder.Pero en el futuro, con la retirada de la energía fósil y el aumento de las energías renovables, el 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, limitado por la ubicación geográfica, y el período de construcción también es muy largo.Es difícil

adaptarse a la demanda máxima de afeitado de energía de energía renovable solo mediante almacenamiento por bombeo.

En la actualidad, el almacenamiento de energía electroquímica 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.Para fines de 2021, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento de energía nueva 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 la batería de iones de litio, como una especie 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 causada 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 “EU 2022 Innovation Radar Award”, en el que el “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 en 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 (la aleación de silicio se estudia en este proyecto) 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 de potencia 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 hacer frente al cambio climático, lo que hace que el proyecto “Amadeus” destaque entre 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: “El punto valioso es que proporciona un sistema económico que puede almacenar una gran cantidad de energía durante un

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 bajo demanda.”

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

En pocas palabras, este sistema utiliza el exceso de energía generada por la energía renovable intermitente (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 (alrededor de 2,5 kg) almacena más de 1 kilovatio-hora (1 kilovatio-hora) de energía en forma

de calor latente, que es exactamente la energía contenida en un litro de hidrógeno a 500 bar de presión.Sin embargo, a diferencia del hidrógeno, el silicio se puede almacenar bajo 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 lo tanto, las células fotovoltaicas se pueden utilizar para convertir el calor radiante en energía eléctrica.

El llamado generador fotovoltaico térmico 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 térmicos fotovoltaicos 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%, que depende de la temperatura

de la fuente de calor.En cambio, la eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos comerciales se sitúa entre el 15% y el 20%.

El uso de generadores térmicos fotovoltaicos en lugar de motores térmicos tradicionales 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 esta electricidad se generará cuando haya excedente en la generación eólica y eólica,

por lo que se venderá a un precio muy bajo en el mercado eléctrico.Es muy importante almacenar estos excedentes de electricidad en un sistema muy económico.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 concreto, el silicio y el ferrosilicio pueden almacenar energía a un coste inferior a 4 euros el kilovatio-hora, 100 veces más barato que los actuales fijos de iones de litio.

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

de 10 megavatios hora, probablemente alcance el coste de unos 10 euros el 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 es de unos 400 euros el kilovatio-hora.

Un problema al que se enfrenta este sistema es que solo 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, solo se necesita recuperar el 30-40% 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 que no se convierte en electricidad se puede transferir directamente a edificios, fábricas o ciudades para reducir el carbón y la energía natural.

consumo de gas.

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

Las células fotovoltaicas térmicas no solo pueden ahorrar muchos costos, 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 térmico fotovoltaico diseñada por el equipo de la Universidad Politécnica 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 solo 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 ℃.Temperatura de funcionamiento más alta 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

La tecnología y la start-up californiana Antola Energy.Este último se centra en la investigación y desarrollo de baterías de gran tamaño utilizadas en la industria pesada (una gran

consumidor de combustibles fósiles), y obtuvo US $ 50 millones 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 la descarbonización de 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 tenemos muchos menos problemas de aislamiento térmico.

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

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

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

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

para hacerlo posible.