Primer prototipo para intentar “meter el sol en una caja”

Llega a España el primer prototipo para intentar “meter el sol en una caja” y revolucionar el almacenamiento de energía

El Dr. Alejandro Datas y la Dra. Alba Ramos Cabal , Científicos españoles de la UPM , coordinan la investigación europea que estudia cómo guardar energía calentando materiales a temperaturas ultra altas

El plan es calentar silicio, el material más abundante de la corteza terrestre, hasta que produzca luz, para luego captarla con células fotovoltaicas

A 1.500 grados el silicio puede guardar diez veces más energía que una batería normal

Los investigadores quieren ofrecer una solución para almacenar la energía de las fuentes renovables que producen de forma intermitente, como el sol o el viento

Carlos del Castillo / David Navarro

Fuente: El diario.es

El ser humano está muy acostumbrado a disponer de energía cuando la necesita. Desde calentar alimentos o una estancia con madera, poner en marcha un vehículo con un combustible derivado del petróleo o energizar toda una ciudad en plena ola de frío con una central térmica que quema gas o carbón. El problema es que es una comodidad basada en fuentes no renovables que lleva al planeta al desastre. La energía que obtenemos del sol, el viento o las mareas ya es más barata que la de los combustibles fósiles, pero el problema es, de nuevo, nuestra comodidad: las renovables no están disponibles a deseo humano, y no estamos dispuestos a esperar a que corra viento para poner la calefacción.

Un proyecto de investigación europeo va a probar por primera vez una tecnología con el potencial suficiente para salvar el reto tecnológico de sustentar nuestra comodidad con energía 100% limpia. Los científicos que lo lideran son españoles y el primer prototipo de su máquina está en Getafe. en el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, y el taller donde se ha instalado el prototipo, en Tecnogetafe, el primer día en el que el equipo estaba a solas con “la caja” tras trabajar en su ensamblado con una empresa italiana especializada en construir por primera vez prototipos tecnológicos. Porque así es como explican su proyecto a alguien que escucha de él por primera vez: “Es como meter el sol en una caja”.

La del sol en la caja es una expresión acuñada por el director científico del proyecto Amadeus, Alejandro Datas. Intenta describir en pocas palabras el proceso de emplear energía solar, en las horas del día en que esta es abundante, para calentar un material a temperaturas ultra altas (unos 1.500 grados centígrados) para que emita luz. Esa luz es el sol de la metáfora de Datas. La misión de la caja es, además de ser capaz de albergar material a semejante temperatura, convertir la luz de nuevo en electricidad de igual forma que lo haría un panel solar enfocado hacia el interior de una caja que contuviera el sol.

El truco es utilizar el calor que puede acumular un material para almacenar energía. “Al fundir ese material, toda esa energía queda concentrada en forma de calor. Puede resultar contraintuitivo utilizar una energía tan valiosa como la electricidad en producir calor, pero en los estudios que estamos realizando estamos viendo que puede salir rentable almacenar esa energía en forma de calor con los costes que podemos alcanzar. Porque luego no solamente vamos a convertir ese calor en electricidad, sino que además podemos aprovechar ese calor en procesos de calefacción o incluso refrigeración. Podemos hacer un uso muy eficiente del calor que estamos almacenando”, asegura Datas.

Una de las máquinas del laboratorio del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, utilizada para probar las reacciones atómicas de dos elementos a muy alta temperatura. DAVID NAVARRO

Varios de los procesos que entran en juego para lograr ese objetivo no se han probado nunca antes. Hay que investigar cómo reaccionan entre sí los materiales por encima de los 1.000 grados, qué aleación es la más adecuada para convertirse en “el sol” o cómo hacer que todo eso sea manejable, ya que uno de los objetivos del proyecto es que pueda ser una tecnología de uso doméstico. Por ello la Comisión Europea seleccionó el proyecto Amadeus entre un centenar de ideas para dotarlo de una línea de financiación de tres años, como parte del Horizonte 2020. Lo hizo a pesar de asignarle la categoría de riesgo más alta, puesto que es necesario probar por primera vez tantos procesos que no sería difícil toparse con un bache imposible de salvar con la tecnología actual. Sin embargo, su potencial para resolver el reto de almacenar energía de forma renovable es tan real que Bruselas decidió que merecía la pena correr el riesgo.

Aquello fue en 2017. Hoy Amadeus encara la recta final de su línea de financiación. Dos años de experimentos, bocetos y diseños ha cristalizado en el prototipo de Getafe, del que los investigadores prefieren no revelar excesivos detalles. En la sociedad capitalista hasta la ciencia es una carrera, y el Massachusetts Institute of Technology (MIT) de EEUU y una empresa australiana también están tras el mismo objetivo. Sus planes son un poco diferentes, ya que sus cajas pretenden ser modelos enormes pensados para el nivel industrial, mientras que el proyecto europeo se centra en la posibilidad de trabajar a pequeña escala. No obstante, teniendo en cuenta que el MIT ya le copió a Datas su “meter el sol en una caja” para definir el plan (“no lo podíamos creer cuando vimos que lo habían copiado para promocionar su investigación”, desvela a este medio uno de los investigadores en la visita al taller), mejor ser precavidos.

¿Qué pueden contar? Mucho. Quizá lo más importante, que el material de base para crear “el sol” no es para nada difícil de encontrar, uno de los motivos del potencial de la idea. “Un material con unas características muy interesantes para nosotros es el silicio. El silicio se obtiene del cuarzo. El cuarzo es el material más abundante en la corteza terrestre”, detalla Datas: “Este material tiene una característica, que es que cuando se funde es capaz de almacenar muchísima energía. Estamos hablando de entre uno y dos kilovatios/hora por litro. ¿Esto qué quiere decir? Que puede almacenar unas diez veces lo que almacena una batería electroquímica como la que tenemos por ejemplo en nuestro coche”.

Llevar los materiales al límite… en tu casa

Partir del material que forma la arena de las playas y que usan como semiconductor todos los móviles del mercado es una ventaja fundamental. El silicio es abundante y está muy estudiado. Pero no iba a ser todo tan fácil: cuando se solidifica, el silicio se expande, con lo que podría romper el contenedor donde se almacene. “Vamos a tener que alearlo con otros elementos en pequeñas proporciones para que el coste siga siendo bajo y abordar una serie de retos que el silicio en sí no resuelve por sí solo”, explica en este caso Alba Ramos, una de las investigadoras que ha participado en Amadeus.

Ramos ha abordado el diseño del prototipo, de un tamaño similar al que idealmente podría servir de batería en una vivienda. “Nos parece que es muy interesante la aplicación a pequeña escala porque todas las tecnologías que incluye este prototipo son escalables modularmente sin que perdamos eficiencia por hacerlo a menor o mayor escala”. En eso cabe una vivienda, pero también instalaciones más grandes como un hospital, sin descartar su aplicación en distritos residenciales o como método de almacenación en cualquier central renovable, permitiendo almacenar la energía que no sea necesario volcar a la red en el momento de su producción.

Diagrama del prototipo instalado en una vivienda. PROYECTO AMADEUS

“Una peculiaridad de este proyecto es que va a probar por primera vez la tecnología que se propone. Esto no se ha intentado nunca previamente. Por eso hay muchos retos”, continúa Ramos. Además de la mezcla ideal de silicio, la búsqueda de materiales también implica a aquellos capaces de conformar el recipiente. El equipo ha elegido el carbón (grafito de alta pureza y alta densidad) como candidato. “No tiene problemas mecánicos ni térmicos importantes, pero para eso hay que hacerlo trabajar en unas condiciones muy determinadas, con una atmósfera protectora… por eso estamos investigando las propiedades de compatibilidad química de muchos otros, expone Datas: “Son materiales conocidos, que existen en el mercado, pero que no se conoce cuáles son sus límites. En futuros proyectos estaremos investigando nuevos compuestos que sean capaces de contener materiales líquidos a muy altas temperaturas sin apenas reactividad”.

Pese a queda mucho para que esta tecnología sea aplicable a nivel comercial, el proyecto Amadeus trabaja con un horizonte temporal próximo. La meta es que su prototipo sea funcional a nivel laboratorio entre principios de 2019 y principios de 2020 y poder experimentar con las características de los materiales y las tecnologías que pueden hacer realidad el concepto de “meter el sol en una caja”. “Una vez terminado el proyecto, a finales de 2019, nos plantearemos un horizonte en el que tendremos que buscar financiación. Lo haremos en Europa, como hemos hecho hasta ahora, también a nivel nacional, y por qué no también en la vía privada”, adelanta Datas.

“En España tenemos la percepción de que tenemos que invertir en cosas que creemos que van a funcionar. Pero yo creo que eso es un error, porque si invertimos en cosas que no sabemos si van a funcionar, podemos empezar una línea de investigación, una línea tecnológica nueva. Creo que tenemos que romper esa mentalidad de solo hacer aquello que funciona y el proyecto Amadeus es exactamente eso, un proyecto de alto riesgo pero gran potencial”, defiende el investigador.