Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos), acaban de presentar un prototipo de acumulador de calor de sal, basado en la misma tecnología de las baterías de calor, que podría ser un sustituto barato y menos contaminante de los sistemas de calefacción a gas.
A medida que crece la necesidad de impulsar una transición energética sólida hacia modelos más sostenibles, en los Países Bajos se han propuesto eliminar y reducir la cantidad de gas presente en los hogares. La creación de las baterías de sal permitiría la reducción del uso del gas para la calefacción en 3.5 millones de hogares, más de la mitad de los 1.5 estipulados por el gobierno de esa nación como meta para el 2030.
Esta alternativa ha sido investigada a lo largo de 12 años, con el propósito de que la tecnología de las baterías de sal se convierta en un sistema de calefacción viable.
Principio termodinámico simple
De acuerdo a los científicos, estas baterías de sal utilizan un principio termodinámico muy simple, según el cual los cristales de sal absorben el agua, se hacen más grandes y, en el proceso, liberan calor. Para llegar a este punto, los investigadores necesitaron superar un primer desafío: encontrar el material específico, ya que el proceso no es efectivo con cualquier tipo de sal.
Así fue como se decidieron a apostar por el carbonato de potasio (sal blanca, soluble en agua, cuya fórmula química es K2CO3), hidrato que cumple con las condiciones para generar calor, ya que se hace más grande y más pequeño, el calor entra y sale todo el tiempo, por lo que puede desintegrarse rápidamente o agruparse con otras partículas.
El carbonato de potasio cumple entonces, con el principio termoquímico. Cuando se añade agua a la sal, ésta empieza a calentarse rápidamente, los cristales de sal absorben el agua, se hacen más grandes y, en el proceso, liberan calor.
Repetición infinita del proceso
El proceso descrito también funciona a la inversa: al añadir calor se evapora el agua, se seca la sal y se reduce el tamaño de los cristales. Así que, mientras la sal se mantenga lejos del agua, el calor se queda almacenado en ella sin ningún tipo de pérdida. Por lo tanto, es un material que se puede seguir usando cíclicamente y este proceso se puede repetir de manera infinita.
Pero dicho sistema requiere de una fuente de calor para iniciar el proceso. El proyecto de la Universidad de Eindhoven apuesta por el uso de los excedentes térmicos de las industrias o de los centros de datos, para poder alimentar su calefacción de sal.
En tal sentido, los investigadores han señalado que en los Países Bajos se estima en unos 150 Peta Joule (unidad de medida de calor y energía para cuantificar enormes cantidades) de calor residual de la industria al año. A su juicio, ese calor residual que producen las fábricas o los centros de datos, el cual está por debajo de los 150 ºC, se puede aprovechar para calentar los hogares de la región.
El reto de un prototipo práctico
Desarrollar un prototipo en condiciones de laboratorio, donde el tamaño no es tan importante, requirió un gran esfuerzo, pero el reto práctico fue crear un acumulador que se adaptara a una casa, donde tener un aparato de este tipo gigante es una idea poco práctica, además de tomar en cuenta la eficiencia y el bajo costo de construcción.
Con un modelo inicial, mas no definitivo, las características apuntan a un esquema que tiene el tamaño de un armario pequeño con 30 módulos que funcionan combinados en parejas y que tienen una capacidad total de almacenamiento de más de 200 kilovatios hora (kWh). Cada una de estas parejas de módulos puede funcionar de manera independiente y consta de un intercambiador de calor, un ventilador, un evaporador-condensador y una caldera con partículas de sal.
Los módulos del sistema pueden adoptar diversos diseños y tamaños con lo que se puede ampliar o reducir dependiendo de las necesidades. Si tienes un gran contenedor de sal, tienes que empezar a usarlo todo a la vez, eso es realmente ineficiente. Por eso aquí puedes utilizar trozos de la pila separados del resto.
Las pruebas de baterías de sal y la demanda de gas
Se tiene previsto instalar cuatro baterías de prueba de unos 70 kWh en cuatro hogares a los que, según los científicos, les puede proporcionar agua caliente y calefacción durante varios días. Dos de esas baterías de sal estarán en Eindhoven, una en Polonia y otra en Francia. El resultado de estas pruebas determinará si este sistema puede ser una herramienta más que ayude a depender menos del gas.
Rusia es el mayor proveedor energético de la Unión Europea. Solo en 2021 cubrió el 45% de la demanda de gas de todo el bloque europeo, por lo que desvincularse de sus importaciones entraña un gran desafío estructural y económico. Este es uno de los motivos por los cuales se buscan alternativas para solventar la dependencia de los combustibles fósiles.
Otros factores que afectan el consumo del gas son: La subida del precio, la alta demanda de Asia, el efecto rebote de la pandemia y la reducción de las reservas, lo que aumenta su precio de producción y, por tanto, su precio de venta. Para solventar este tejido de inconvenientes, y contribuir con la transición energética, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, apuestan a la calefacción de sal.
Otras alternativas
Convertidor de energía termoacústica que convierte el calor en frío sin electricidad.
En el horizonte de las alternativas científicas también se perfila el aire acondicionado sin electricidad, una idea presentada por la empresa holandesa SoundEnergy que ha desarrollado un convertidor de energía termoacústica que funciona como una unidad de refrigeración central.
Su función principal es la de convertir el calor en frío a través de la tecnología termoacústica. Este convertidor también aprovecha el efecto del enfriamiento que se produce cuando las sales se disuelven en el agua. La solución podría utilizarse como un sistema de aire acondicionado que no necesita consumir electricidad para poder funcionar.
La importancia de la sal es bíblica. Mateo 5:13 habla de la significación de los bendecidos a quienes se les denomina “la sal de la tierra”. En el mundo antiguo la sal era muy valiosa porque ayudaba a preservar alimentos como la carne y el pescado, con los cuales debía entrar en contacto. 2022 años más tarde, la sal en contacto con el agua libera calor y se perfila como un sustituto del gas en los sistemas de calefacción, un servicio más limpio y económico para la humanidad.
Con información de El Confidencial, Xataca, Climatización y Confort, Meneame y Yahoo Finanzas
Fotos cortesía de Universidad Tecnológica de Eindhoven, Lifeder y Casa de Calderas
No te pierdas
> Innovadora turbina eólica que genera electricidad y agua potable
> El nopal es otra fuente de energía renovable
> Nueva tecnología podría convertir las ventanas en generadores de electricidad