CIENCIA. Ceniza volcánica: la batería más barata para almacenar energía solar

Ceniza volcánica: la batería más barata para almacenar energía solar

 

Flujo piroclástico y nubes de ceniza volcánica mientras el Krakatoa entra en erupción

Rara vez es una buena noticia que un área quede cubierta de ceniza volcánica, pero investigadores de la Universidad de Barcelona han descubierto que tiene una rara combinación de propiedades útiles, que la hacen notablemente útil como medio de almacenamiento de energía.

15 mayo 2024.- Hemos escrito varias veces sobre el almacenamiento de energía térmica súper barato y otras veces sobre baterías térmicas altamente eficientes que funcionan a temperaturas súper altas. Las más baratas de estas 'tostadoras de ladrillos' utilizan los materiales más abundantes, y las más eficientes pueden soportar temperaturas extraordinariamente altas utilizando materiales como estaño líquido y materiales de carbono, pero resulta que las cenizas volcánicas podrían ofrecer una especie de propuesta ricitos de oro en el medio para determinadas aplicaciones.

La aplicación clave en el centro de un nuevo estudio publicado en el Journal of Energy Storage es la energía solar concentrada. Entonces, no paneles fotovoltaicos: estamos hablando de esas torres en el desierto con enormes filas de espejos parabólicos a su alrededor diseñados para seguir con precisión al Sol y reflejar su luz hacia un solo punto.

El sistema solar de concentración de Heliogen en California ha alcanzado temperaturas superiores a los 1.000 °C


En este punto, todos esos rayos enfocados generan un calor tremendo, a menudo muy por encima de los 1.000 °C; es el llamado efecto de la "hormiga bajo una lupa" amplificado al extremo.

Ese calor se puede utilizar directamente para producir electricidad (a menudo utilizando una turbina de vapor), o se puede almacenar para su uso posterior calentando algún tipo de batería térmica. Muchos de este tipo de instalaciones utilizan sales fundidas para este fin, ya que sus propiedades térmicas ofrecen un eficiente almacenamiento y recuperación de calor a altas temperaturas.

Sin embargo, las sales fundidas tienen importantes desventajas; pueden ser increíblemente corrosivos, corroer el equipo y reducir la vida útil de una instalación. También pueden ser costosos de producir y, a veces, solidificarse a temperaturas más bajas, lo que hace que sea complicado trabajar con ellos.

Las erupciones dejan grandes cantidades de ceniza que podrían reutilizarse para almacenamiento barato de energía renovable.

Introduzcamos ahora la ceniza volcánica. Cuando un solo volcán entró en erupción en la isla de La Palma, en las Islas Canarias, allá por 2021, el área circundante quedó sembrada de monstruosos 200 millones de metros cúbicos u 80.000 piscinas olímpicas en unidades periodísticas estándar, de rocas ígneas y residuos de cenizas.

Así que no escasea. De hecho, una gran cantidad de ceniza volcánica se destina a proyectos de ingeniería civil a granel y a bajo costo. Pero los investigadores de Barcelona querían probar su potencial como medio de almacenamiento de calor, por lo que prensaron un poco en bolitas y las calentaron y enfriaron repetidamente entre 250 y 750 °C durante 1000 ciclos.

a) Muestra de ceniza volcánica tal como se recibió, b) crisoles de alúmina con Sal Solar fundida (derecha) y Sal Solar fundida en contacto con ceniza volcánica (izquierda), c) tableta de ceniza volcánica, y d) después de 1.000 ciclos entre 250 °C –750°C

Descubrieron que la ceniza exhibía una excelente conductividad térmica y capacidad calorífica, además de permanecer física y químicamente estable, mostrando solo un 0,54% de ganancia de masa por oxidación a lo largo de los mil ciclos.

Es más, descubrieron que funcionaba bien junto con sales fundidas. Si las cenizas se mezclan con sales fundidas, se pueden atenuar los efectos corrosivos de las sales y, al mismo tiempo, se almacena suficiente calor para mitigar su tendencia a solidificarse, todo ello a bajo coste. Mantenidas separadas en tanques que usan sales fundidas para la transferencia de calor, las cenizas pueden hacer la última parte casi tan bien.

Imágenes SEM y EDS de ceniza volcánica tal como se recibieron y después de 1.000 ciclos térmicos intensos

También es apropiado para su uso como 'receptor abierto' directo, una disposición en la que los rayos solares concentrados se dirigirían directamente a una estructura construida a partir de cenizas, lo que permitiría un funcionamiento a temperaturas súper altas y una conversión de calor en electricidad de alta eficiencia.

"La ceniza volcánica de la isla de La Palma", escriben los investigadores, "tiene un enorme potencial para ser un material alternativo y sostenible para ser aplicado, ofreciendo soluciones rentables y ahorros potenciales en almacenamiento de energía".

El artículo es de acceso abierto en el Journal of Energy Storage .

Fuente: Recharge News .

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