StorEnergy utiliza la óptica sin imagen y el almacenamiento térmico para mejorar la energía solar

El objetivo de StorEnergyis es utilizar nueva tecnolgía de concentradores de energía solar para reducir el coste, conseguir competitivad y revolucionar el almacenamiento y la eficiencia de la industria

Daniel Ramos, Gabriel Zanko, Mobileyourlife – Bogotá, Washington D.C., Colombia

La industria de los combustibles fósiles ha tenido un efecto negativo sobre el medio ambiente desde su concepción hasta alcanzar un estado alarmante de contaminación, tal y como ha informado la comunidad internacional. Por ello, hay un mayor número de proyectos que intentan mejorar los sistemas y tecnologías actuales relacionados con las energías alternativas y las fuentes renovables. 

INTRODUCCIÓN
Un factor que ha definido los últimos avances tecnológicos es el objetivo de implementar sistemas y dispositivos que mitiguen las consecuencias de más de dos siglos de industria en nuestras vidas, de las cuales la más preocupante es el estado del medio ambiente.
Desde el principio del uso del carbón para la calefacción, el transporte y la energía mediante el descubrimiento y la explotación de los combustibles fósiles, los niveles de contaminación, concretamente en el aire, han aumentado a un ritmo desorbitado. Con la firma del Tratado de París en 2016, el enfoque general se centró en el desarrollo, la expansión y la mejora de las formas nuevas y existentes de tecnología renovable, con el objetivo de mantener la temperatura mundial por debajo de los 2 °C de los niveles preindustriales.

Teniendo esto en mente, ha habido un crecimiento en el campo de las energías renovables para mejorar la rentabilidad y accesibilidad de la tecnología, tecnología que busca construir sistemas autosuficientes que se aprovechan de recursos naturales disponibles en varias regiones del mundo. En esta noticia, conoceremos cómo StorEnergy, un proyecto fundado en Serbia en 2015, intenta mejorar los sistemas solares aceptados en la actualidad para generar energía eléctrica y sus medidas de almacenamiento. De esta forma, se puede crear un ecosistema de generación efectiva y sostenible.

CONTEXTO

La generación solar es uno de los sistemas de energía alternativa menos utilizados en el mundo, pero ha tenido un crecimiento inaudito en los últimos años. Según el Centro de Sistemas Sostenibles de la Universidad de Michigan, hasta el año pasado, la energía solar representaba el 9,1% del consumo total de energía en los EE. UU., y el Informe Estadístico sobre Energía Mundial de BP muestra que la energía solar global ha aumentado más del 700% en los últimos 20 años, convirtiéndose en la tercera más utilizada después de la hidroeléctrica y la eólica.

El proceso de generación de electricidad puede ser de dos formas: células fotovoltaicas (FV) o energía solar de concentración (CSP). La primera forma representa la imagen que normalmente se asocia con la «energía solar»: grandes paneles de color oscuro que utilizan la luz del sol para separar los electrones de un material semiconductor, que fluyen y generan una corriente eléctrica. Esta es capturada, transformada y distribuida por red eléctrica. En teoría, es un proceso más simple. Los sistemas de Energía Solar Concentrada (CSP) utilizan diferentes configuraciones de espejos y otras superficies reflectantes para convertir la temperatura del sol en calor para calentar agua y accionar una turbina de vapor.

Una de las principales ventajas de la CSP es que genera directamente corriente alterna (CA) sin necesidad de conversión de células fotovoltaicas que solo generan corriente continua (CC). Sin embargo, la energía fotovoltaica suele ser más barata y los precios han bajado en los últimos años, lo que la convierte en la opción más atractiva para los inversores y las empresas. Por ello, el principal objetivo actual de los proyectos de CSP es aumentar la eficiencia del sistema, o bien aumentando la capacidad de generar energía y almacenamiento o reduciendo el coste de fabricación y mantenimiento.

 

PROPUESTA DE STORENERGY

StorEnergy fue fundada por el físico Marko Vuksanovic y tiene como objetivo acercar la tecnología SCP a los sistemas fotovoltaicos a través de conceptos de óptica sin imágenes y el desarrollo de nuevos sistemas para generar y almacenar dicha energía. Además de aumentar la capacidad de generación del sistema, también mejora factores como modularidad, escalabilidad y estabilidad.

 

Concentrador

La mejora fundamental que propone StorEnergy respecto a los sistemas de CSP actuales es la implementación de un factor conocido como óptica sin imagen del espejo incorporado en el concentrador. A diferencia de la óptica tradicional, que se basa en lentes parabólicas para crear una imagen fiable, la óptica sin imagen se centra en concentrar la mayor cantidad de energía posible, lo que aporta una variedad de ventajas, entre ellas:

  • Ángulos de aceptación más amplios 
  • Seguimiento menos preciso
  • Temperaturas más altas
  • Pérdidas termales menores

Todas estas hacen que el sistema resulte más eficiente y rentable. A su vez, la plataforma está construida con materiales accesibles que facilitan el seguimiento y la implementación de otras características como espejos que se limpien solos y un diseño modular. Este convierte los concentradores de StorEnergy en una solución con tecnología de última generación para crear energía solar que alcanza temperaturas hasta 3 veces superiores a las de otras tecnologías CSM.

 

Receptor de energía

La segunda proeza de StorEnergy es la creación de un nuevo tipo de receptor, ya que la tecnología actual no alcanza una temperatura lo suficientemente alta como para aprovechar al máximo su nuevo sistema de almacenamiento (que se explica más adelante en la sección III.c.).

Este nuevo modelo está construido en una caja de acero inoxidable y utiliza cerámicas de carburo de silicio que absorben la radiación enfocada por el concentrador. El aire ambiente es entonces atraído por la abertura del receptor y fluye a través de la cerámica, absorbiendo el calor y alcanzando temperaturas cercanas a los 1000 °C (1832 °F).

Figura 4. Representación digital del Receptor de Energía. Fíjate en la cerámica del centro y el diseño cónico de la parte superior, que permite una mayor concentración de los rayos que inciden en la estructura.

 

 Almacenamiento de calor

Como punto final para mejorar en comparación con las tecnologías actuales de ESC, StorEnergy desarrolló un sistema de almacenamiento que pudiera aprovechar al máximo las temperaturas más altas. La solución fue el almacenamiento térmico de estado sólido (SSTS), un principio utilizado en los regeneradores desde los inicios de la industria del acero y el vidrio.

Los regeneradores se patentaron en 1857 y se utilizaron primero en los altos hornos y, desde entonces, su diseño no ha cambiado mucho. Funcionan intercambiando calor continuamente de líquido a un almacenamiento de calor sólido, lo que después transfiere el calor a un segundo líquido. Al modificar el acero de construcción y la lana de roca, materiales que se utilizan en un sistema basado en el óxido de aluminio, StorEnergy logró crear un sistema de almacenamiento que fuera más barato que otras alternativas (como el almacenamiento en sales fundidas o las baterías). Además, también consiguió que tuviera una vida útil más larga y representase pocos o ningún riesgo para la salud de los trabajadores o el medio ambiente.

 

COMPETITIVIDAD

Las características que hemos mencionado hacen que el sistema de StorEnergy se una alternativa que puede llevar a la ESC a niveles de eficiencia y competitividad como los de los sistemas fotovoltaicos con sistemas o los reactores de gas natural.


StorEnergy ha construido dos prototipos plenamente operativos en Serbia, uno para su concentrador MK6 más pequeño, el cual funciona en un complejo de piscinas y balnearios en Belgrado sustituyendo a la red eléctrica principal. El otro para su concentrador MK10 más grande, que sustituyó a los generadores de gas natural en un taller de pintura en Sobovica. Con esto se demuestra el potencial del producto a la hora de cubrir las necesidades en función de los requisitos de energía y terreno de cada cliente.

StorEnergy ha constatado el funcionamiento de sus sistemas y ha anunciado que ya ha completado los diseños y designado el terreno para llevar a cabo un MK15 más grande y uno de 200 kW para 2021. La empresa tiene el potencial de convertirse en uno de los nombres más importantes en el futuro de la energía solar, en un mundo que parece necesitar estas alternativas cada día más.

Palabras de Gabriel Zanko, Asesor Tecnológico, director ejecutivo de MobileyourLife (banca de inversión de deep tech y energías renovables), director ejecutivo de Urano Capital (el futuro Fondo de Semillas para deep tech), investigador y orador.

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