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Como hemos comentado en un post anterior, el almacenamiento de energía es un concepto clave para un implementación completa de las energías renovables. En este post vamos a hablar de un tipo de almacenamiento de energía: el termoquímico. Esta forma de almacenamiento la podemos clasificar dentro de las formas almacenamiento térmico. Su principio de funcionamiento está basado en la energía desprendida para unir dos componentes A y B para formar un componente AB. Es decir, la reacción:
A + B -> AB
Es completamente exotérmica. De esta forma manteniendo los dos componentes almacenados por separado estamos almacenando una gran cantidad de energía. Un concepto clave cuando hay que clasificar los métodos de almacenamiento de energía es la densidad de almacenamiento, es decir, la cantidad de Joules de energía por kg de material de almacenamiento o por m3. A continuación vamos a mostrar una tabla comparativa con diferentes métodos de almacenamiento utilizados:
Tecnología
|
kWh/kg
|
kWh/m3
|
Hidrógeno
|
33,2
|
1305,0
(700 bar)
|
Gas Natural
|
13,6
|
2725,0
(250 bar)
|
Gasoline
|
11,4
|
8548,9
|
Batterías
|
0,04-0,3
|
-
|
Almacenamiento Hidraulico
|
0,0003
|
0,3
|
Ultracondensadores
|
0,1
|
-
|
Aire comprimido (5 MPa)
|
0,06
|
3,5
|
| Volante de Inercia |
0,05-0,9
|
-
|
Almacenamiento térmico, agua
|
0,03
|
30,0
|
Almacenamiento térmico, PCM
|
0,06
|
70,0
|
Almacenamiento térmoquímico, TCM
|
0,14-0,32*
|
140,0-917,0
|
Lo primero que llama la atención es que el hidrógeno es la forma de almacenamiento de energía mejor en términos de J/kg. Sin embargo, cuando estamos pensando en términos de J/m3, es la gasolina (o petróleo en general) la mejor opción con diferencia. Esto condiciona muy mucho toda la tecnología y logística actual principalmente por cuestiones de transporte. Por otra parte, vemos que la opción de almacenamiento termoquímico es 10 veces mejor que almacenamiento de energía térmica mediante materiales de cambio de fase sólido-líquido (PCM) y sobre 100 mejor que almacenar energía térmica con calor sensible (agua, por ejemplo).
Esto abre muchas posibilidades. Actualmente se trata de una tecnología todavía en desarrollo, ya que actualmente se estan estudiando los materiales más adecuados para distintas opciones. La aplicación básicamente la marca la temperatura de asociación / disasociación de los componentes, he aquí unos ejemplos:
Mezcla
|
Comp. A
|
Comp. B
|
kWh/m3
|
Tem.
(ºC) dis/as
|
Toxicidad
|
Precio
|
Corrosión
|
Ca CO3
|
CaO
|
CO2
|
916,7
|
- / 837
|
-
|
-
|
-
|
Mg SO4·7H2O
|
Mg SO4
|
7H2O
|
777,7
|
200 / 122
|
-
|
-
|
-
|
Fe CO3
|
Fe O
|
CO2
|
722,2
|
- / 180
|
-
|
-
|
-
|
Mg SO4·6H2O
|
Mg SO4
|
6H2O
|
638,9
|
150 / 105
|
-
|
-
|
-
|
Fe (OH)2
|
Fe O
|
H2O
|
611,1
|
150 / 150
|
-
|
-
|
-
|
Ca (OH)2
|
CaO
|
1H2O
|
527,8
|
- / 479
|
-
|
-
|
-
|
Ca SO4·2H2O
|
Ca SO4
|
2H2O
|
388,9
|
- /
89
|
-
|
-
|
-
|
Mg SO4·1H2O
|
Mg SO4
|
1H2O
|
361,1
|
200 / 216
|
-
|
-
|
-
|
Mg (OH)2*
|
MgO
|
1H2O
|
254,6
|
- / 300
|
Medio
|
Alto
|
-
|
CaCl2·2H2O
|
CaCl2·H2O
|
1H2O
|
166,7
|
- / 174
|
Si
|
Bajo
|
-
|
Zeolita
|
AlnSimOl
|
H2O
|
190,0
|
25-60
|
Si
|
Bajo
|
Si
|
Silica Gel
|
SiO2
|
H2O
|
230,0
|
25-60
|
No
|
Bajo
|
No
|
No en todos los casos se conocen perfectamente sus propiedades físicas, además de que puede existir cierta histéresis en las reacciones de asociación y desasociación de los componentes. Otros criterios de elección serían: velocidad de reacción, comportamiento a lo largo de los ciclos (envejecimiento), toxicidad y seguridad, abundancia, corrosión, facilidad para ser utilizado en un sistema práctico.
Donde se adivina un gran futuro para estos materiales es en el almacenamiento de energía en edificios, probablemente en un futuro más lejano en instalaciones de solares termoeléctricas (CSP). Sin embargo, ya existe una aplicación en la que desde hace años se está utilizando: la refrigeración por adsorción. Estas máquinas combinan la capacidad de hacer frío a partir de calor con el almacenamiento de energía termoquímico. Sin duda los avances habidos en este campo de aplicación servirán para otros. La I+D en este campo está centrada en abaratar costes, de manera que los reactores sean menos pesados y con menos inercia térmica.
Más datos en:
H. A. Zondag. “TCM materials for heat storage”, 2009.
H. A. Zondag, W. G. J. van Helden, R. Schuitema and M. Bakker. “First systems studies and characterisation studies of MgSO4 as TCM for compact thermal storage”, 2006.
Andreas Hauer. “Thermochemical storage technologies”, 2006.
Wim van Helden. “Materials for compact seasonal heat storage”, 2010.
Hans-Martin Henning. “Adsorption closed cycles and machines”, 2010.
Angelo Freni, “Adsorption heat pumps, research activites at CRN ITAE”, 2009.
Un saludo
