Un nou sistema obre la porta a emmagatzemar energia solar i eòlica de forma barata

Un equip d'enginyers nord-americans han ideat una forma de guardar l'energia del sol i el vent i pensada per abastir una ciutat les 24 hores del dia
Model del sistema d'emmagatzematge d'energia desenvolupat pels enginyers del MIT
Model del sistema d'emmagatzematge d'energia desenvolupat pels enginyers del MIT | MIT

Un grup d'enginyers de l'Institut Tecnològic de Massachussetts, als Estats Units, han dissenyat un sistema per emmagatzemar energia renovable i retornar-la a la xarxa elèctrica segons les necessitats del moment. Tal com ha estat concebut, el sistema serviria per abastir una ciutat petita no només quan fa molt de sol o molt de vent sinó les 24 hores del dia. El mecanisme de funcionament d'aquest nou disseny es basa en emmagatzemar l'excés d'electricitat generada en forma de calor, gràcies a grans cisternes de silici fos, i convertir la llum del metall fos altre cop en electricitat quan la demanda ho requereixi. Segons afirmen els enginyers, que han explicat la seva idea a la revista 'Energy and Environmental Science', un sistema així seria molt més barat que les bateries d'ió-liti que s'havien proposat emprar fins ara. En comparació amb una central hidroelèctrica reversible, el sistema d'emmagatzematge d'energia més barat que es coneixia fins ara, les cisternes de silici costarien la meitat.

 

La idea pel nou sistema es va originar mentre els investigadors miraven d'augmentar l'eficiència d'una forma d'energia renovable coneguda com a energia solar concentrada. A diferència de l'energia solar tradicional, la concentrada fa servir grans camps de miralls que concentren la llum del sol en una sola torre central, on la llum esdevé calor i, finalment, és convertida en electricitat. Les centrals d'energia solar concentrada emmagatzemen la calor en grans cisternes plenes de sal fos, que s'escalfa a temperatures de gairebé 540ºC. Quan es necessita electricitat, la sal fosa es bombeja fins a un intercanviador que passa la calor a un dipòsit d'aigua, que s'evapora i, en passar a través d'una turbina, genera electricitat.

 

Aquesta tecnologia, tot i que ja existia, no podia competir amb el gas natural a nivell de costos pels problemes associats a augmentar la temperatura de la sal encara més, com ara la degradació de les cisternes d'acer inoxidable on s'emmagatzemava. És per això que els enginyers van començar a buscar una altra substància que pogués emmagatzemar l'escalfor a temperatures molt més altes, i van acabar decidint-se pel silici, el metall més abundant de la Terra i que pot suportar temperatures de més de 2.200ºC. L'any passat els investigadors van desenvolupar una bomba que pot suportar aquestes temperatures i que podria moure silici líquid a través del sistema. Aquesta bomba té la tolerància a la temperatura més alta que es coneix -reconeguda al Llibre Guinness dels Rècords- i va ser la primera passa per idear un sistema d'emmagatzematge d'energia que li donés ús.

 

Així va néixer el nou sistema, que anomenen TEGS-MPV i que, en comptes de fer servir camps de miralls i una torre central per concentrar la calor, converteix l'electricitat generada per qualsevol font renovable en energia tèrmica. Aquest sistema es podria combinar amb les fonts d'energies renovables actuals, com les cèl·lules solars, per capturar l'excés d'electricitat generada durant el dia i guardar-la per a més endavant. El sistema consistiria en una cisterna d'uns 10 metres de diàmetre, fortament aïlada, feta de grafit i plena de silici líquid "fred" a una temperatura de poc menys de 2.000ºC. Una sèrie de tubs, exposats a la calor, el connecten a una segona cisterna "calenta". Quan l'electricitat de les cèl·lules solars entra al sistema, es converteix en calor que escalfa el silici que, quan arriba a la segona cisterna, s'emmagatzema aproximadament a 2.400ºC. Quan cal recuperar l'electricitat, el silici líquid calent, que brilla amb llum blanca, és bombejat a través d'una sèrie de tubs que emeten aquesta llum i, gràcies a unes cèl·lules solars especialitzades, es torna a convertir en electricitat que pot ser introduïda a la xarxa de distribució. El silici, que s'ha refredat, pot tornar a la cisterna "freda" fins que torni a ser necessari, actuant d'una manera molt semblant a com ho faria una bateria recarregable gegant. Segons els enginyers, un sol sistema d'emmagatzematge com aquest podria abastir una ciutat de 100.000 habitants, que obtindrien tota la seva electricitat d'una font renovable.

 

Un sistema com aquest, és clar, demana que les cisternes siguin prou gruixudes i resistents com per aïllar el metall fos que contenen i que, en ser tocades des de l'exterior, estiguin a temperatura ambient. És per això que s'havia proposat el grafit, però hi havia la possibilitat que el silici, a temperatures tan altes, hi reaccionés formant carbur de silici, cosa que malmetria la cisterna. Per comprovar què passaria, l'equip va fabricar una cisterna en miniatura i la va exposar a condicions com les descrites anteriorment. Tal com havien pensat, es va formar carbur de silici, però en comptes de malmetre la cisterna va formar una capa protectora que va impedir que la reacció s'anés estenent. Així doncs, d'una manera inesperada, van demostrar que era possible emmagatzemat silici calent a l'interior de dipòsits de grafit.