¿Cómo es la batería energética de arena?
La falta de energías convencionales que padece Europa es patente y se ha puesto de manifiesto de forma alarmante con el corte de suministro de gas por parte de Rusia. Esto ha sido como respuesta a las sanciones económicas que ha impuesto la Comisión Europea y sus países miembros a la exrepública soviética, ante a la invasión de Ucrania.
Europa ya se había marcado la meta de conseguir un modelo energético sin combustibles fósiles o, mejor dicho, utilizar únicamente energías renovables. Esto hace que, para abaratar el precio de la electricidad, se investigue en múltiples soluciones desde hace algunos años.
La respuesta al problema energético que explicamos hoy la han diseñado y probado con éxito un equipo de ingenieros finlandeses. Y para ello han empleado simplemente arena. ¿Cómo es posible? ¿La arena puede ser una batería energética?
Origen de la idea para la batería de arena
Para ponernos en situación, debemos entender que Finlandia es un país con un invierno largo. Cuando las horas de sol son mínimas, tanto por la corta duración del día como por la constante presencia de nubes, las plantas fotovoltaicas apenas generan electricidad en esta estación, cuando más se necesita la energía eléctrica. Además, en lo peor del invierno apenas hay viento que se pueda aprovechar en los aerogeneradores.
Finlandia había pertenecido asimismo al imperio ruso de los zares. Con la revolución de 1917, el pueblo lapón, que se sentía diferente y desligado de Moscú, solicitó y consiguió su independencia, constituyéndose como un país nuevo y desligado de Rusia.
Desde su independencia, ha tenido constantes disputas con la Unión Soviética primero y con Rusia después desde su creación. Tanto es así que, en 1939, Stalin ordenó la invasión de Finlandia, tras negarse a la instalación de bases militares soviéticas en su territorio. Como resultado, el país nórdico perdió su región más oriental en favor de la URSS, aunque conservó su independencia.
Es por ello que, tras la invasión rusa de Ucrania, el país lapón ha decidido solicitar su ingreso en la OTAN, motivado por su temor a que Rusia intente de nuevo invadirla. En respuesta, Putin ha cortado el suministro de gas y petróleo a Finlandia, dejando a este país en una situación energética complicada.
Es aquí donde surge la gran necesidad de encontrar formas alternativas de energía y, sobre todo, cómo almacenarla para utilizarla en lo más crudo del invierno.
¿Cómo funciona la batería de arena?
La arena, por sus características físicas y químicas, es capaz de calentarse hasta los 1.000 °C sin modificar su estado físico. Además, el calor acumulado lo cede muy lentamente, y más si se la confina dentro de un contenedor debidamente aislado.
Los investigadores finlandeses pensaron con acierto que, si empleaban la energía renovable sobrante en verano para calentar un depósito de arena, esta conservaría el calor para poder aprovecharlo en invierno. Así, se aprovechan los excedentes que producen las centrales de energías renovables, como la eólica, la fotovoltaica o la mareomotriz, para calentar arena.
El depósito de arena se asemeja a un intercambiador de calor. Es decir, el contenedor dispone en su interior de una red de tuberías por las que se hace circular aire. Por un lado, se calienta la arena por E convirtiendo la electricidad sobrante, que no es consumida por los ciudadanos e industrias, en calor.
Luego, cuando se necesita energía calorífica para algún proceso industrial o para la calefacción, se hace circular aire por la red de tuberías. Este aire se calienta a temperaturas de cientos de grados centígrados y se aprovecha para calentar el agua que se usará en la calefacción o en las industrias del textil, alimentaria u otras.
En gran parte de Finlandia, la calefacción de viviendas y edificios está centralizada. Se calienta el agua en centrales térmicas y se distribuye el agua o vapor de agua por tuberías enterradas. Es por ello que este sistema tiene una aplicación directa. Estas baterías de arena pueden construirse junto a las centrales de calefacción y aprovecharlas en invierno, cuando la energía es más cara.
Batería de arena para generar electricidad
Con la batería de arena que los ingenieros finlandeses han desarrollado y probado con éxito se consigue almacenar hasta 8 MWh de energía, aunque consideran que es posible aumentarla hasta los 20 GWh. En la actualidad, este acumulador tiene una potencia calorífica de 100 kW, sin embargo, esta cantidad también es susceptible de aumentarse de forma considerable.
Aunque por el momento el diseño únicamente permite su utilización para calentar agua y su uso en procesos térmicos o la calefacción, los investigadores piensan ir más allá. La idea es conseguir que la batería de arena acumule calor y que este calor se pueda convertir directamente en electricidad, de modo que se pueda utilizar en cualquier sitio y necesidad, no solo como energía calorífica.
Es por ello, que los investigadores finlandeses y estadounidenses siguen trabajando para conseguir una batería de arena que pueda darnos electricidad, mejorando sustancialmente las posibilidades actuales con las baterías de Litio.
Ventajas e inconvenientes de la batería de arena
Como todos los nuevos desarrollos para generar y acumular energía, debemos sopesar sus pros y contras para decidir si es una alternativa viable, tanto económica como ecológicamente.
Ventajas:
1. Aprovechar excedentes
La idea es aprovechar los excedentes de los parques eólicos, huertas fotovoltaicas u otras de origen renovable y sobre las cuales no tenemos la capacidad de decidir cuándo ponerlas en marcha. Por desgracia, el viento no sopla cuando nosotros queremos y el sol no brilla por la noche.
2. Acumulación económica
La arena es un material relativamente económico y el diseño de la batería no necesita de complicadas tecnologías, por lo que el coste total del acumulador no es excesivamente caro. Sobre todo, si lo comparamos con la energía que puede acumular y otros tipos de almacenamientos.
3. Ecológica
Tanto los materiales que se utilizan en su construcción, como el propio funcionamiento, no generan contaminación. Durante el calentamiento de la arena no se desprenden humos, ni dióxido de carbono, ni gases de otro tipo.
4. Reciclable
Al contrario que las grandes baterías de litio, las de arena se pueden reciclar con facilidad y a un coste mínimo. No se generan residuos contaminantes ni peligrosos.
5. Adaptable a cualquier lugar
La sencilla tecnología que necesita hace que se puedan construir baterías de arena donde haya excedentes de energía, que puedan ser consumidos con posterioridad. Además, se puede adaptar el tamaño de la batería a las circunstancias de cada lugar o energía excedentaria.
Inconvenientes
1. Tecnología joven
La batería de arena apenas acaba de nacer y, aunque se haya probado con éxito, está claro que aún le queda camino hasta conseguir que funcione a su máximo potencial.
2. Escasez de arena
La arena es un material barato y que hay en gran cantidad. Esto es a la vez una ventaja y un inconveniente, puesto que la hace el segundo material o elemento más explotado en nuestro planeta, después del agua.
Además, no hay ninguna regulación que controle la extracción y explotación de la arena, por lo que su aprovechamiento se hace sin pensar en el daño medioambiental que se genera.
Ante este problema, los investigadores finlandeses aseguran que se pueden usar otros materiales similares a la arena, con lo que el problema de su escasez quedaría solucionado.
