Las baterías térmicas guardan calor para la industria

La industria necesita calor en enormes cantidades para secar, limpiar, esterilizar o fundir, y buena parte de ese calor se genera todavía con combustibles. Una nueva generación de tecnologías de almacenamiento térmico, las llamadas baterías térmicas, comienza a abrirse paso en el mercado con una propuesta sencilla de explicar: guardar calor cuando sobra y devolverlo cuando la fábrica lo pide.

No son las baterías electroquímicas tradicionales, como las de iones de litio, que almacenan electricidad para devolver electricidad. Aquí el objetivo es disponer de calor directo. Para ello se calientan determinados materiales, se conserva esa energía y se libera cuando hace falta, aprovechando los excedentes de energía renovable en las horas en que la electricidad es más barata y el calor residual de los propios procesos industriales.

Algunas de estas soluciones ya se comercializan y otras se encuentran en fases piloto. En España destacan las empresas sevillanas Build to Zero y RPow y la navarra Greendur, mientras que en el mercado internacional compiten firmas como la noruega EnergyNest, la alemana Kraftblock, las estadounidenses Rondo Energy y Antora Energy y la australiana MGA Thermal.

Del calor solar de las centrales a soluciones más pequeñas

Almacenar calor no es una idea nueva en España. Desde hace años funcionan grandes centrales termosolares que utilizan sales fundidas para guardar calor y generar electricidad. Lo que cambia ahora es la escala: las nuevas baterías térmicas llegan en dimensiones más accesibles.

Esa escala es clave para las industrias intensivas en energía que necesitan descarbonizarse y ahorrar en su factura, pero que carecen del capital o del espacio para desplegar complejas plantas termosolares. Las soluciones resultan especialmente atractivas para procesos de secado, limpieza o esterilización, y para sectores como el alimentario y de bebidas, el conservero, el papel y cartón, el vidrio, el farmacéutico, el químico, el siderúrgico y el metalúrgico.

Iñigo Careaga, responsable de Estrategia del CIC energiGUNE, el centro de investigación del Gobierno Vasco dedicado al almacenamiento de energía electroquímica y térmica, lo resume así: «Son una realidad». Y añade: «Con el tiempo se usarán cada vez más porque resultan más sostenibles tanto desde el punto de vista medioambiental como económico. Por eso, son muy relevantes para la industria».

Tres familias de materiales para guardar calor

El almacenamiento térmico aprovecha la capacidad de acumular calor de distintos materiales, que se agrupan en tres familias con grados de madurez muy distintos.

• Almacenamiento sensible: guarda el calor en sales fundidas, cerámicas, hormigón refractario, aceites, arenas o agua. Es la familia más madura comercialmente y ya opera en diferentes industrias.
• Materiales de cambio de fase (PCM): ceras, alcoholes, azúcares o sales hidratadas que absorben o liberan gran cantidad de energía al pasar de sólido a líquido o viceversa, lo que se conoce como almacenamiento latente. Existen demostradores a escala piloto.
• Almacenamiento termoquímico: se basa en reacciones químicas, tiene un potencial altísimo a largo plazo y todavía está en fase de investigación en laboratorio.

Andrés Barros, fundador y presidente de la ingeniería sevillana RPow, aporta un dato sobre los límites de temperatura del almacenamiento sensible:

1.000 °C temperatura hasta la que pueden almacenar calor materiales como los grafitos

Según Barros, «son sistemas que tienen que ser grandes; solo merecen la pena a partir de ciertos volúmenes de energía almacenada». Sobre los materiales de cambio de fase, apunta una aspiración: «La idea es que los materiales PCM sirvan más adelante para todos los rangos de temperatura».

Careaga los describe como «la punta de lanza dentro del almacenamiento térmico». Buscan mejorar el rendimiento frente a los materiales tradicionales, que conservan calor pero con ciertas limitaciones. «Uno de los grandes retos es que tenga la mayor vida útil posible, porque a medida que se utilizan se degradan y almacenan menos calor», explica. Y asegura que tienen «mucho futuro en la industria y en el hogar»: algunas construcciones nuevas ya los incorporan a las paredes o cubiertas de las casas para almacenar calor.

Recuperar el calor que las fábricas tiran

Una de las líneas estratégicas más potentes del CIC energiGUNE es recuperar el calor residual de las industrias para almacenarlo y reutilizarlo a demanda. El punto de partida es un problema conocido: industrias como las del hierro, el acero, el cemento, el vidrio, la forja o la fundición consumen mucha energía a altas temperaturas.

Entre un 20 y un 50 % estimación de la energía que se pierde en forma de calor en la mayoría de sus procesos

Careaga detalla la ventaja: «Al reutilizar ese calor se puede obtener una enorme reducción en el suministro de energía primaria, junto con la obvia reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Y permite desacoplar la fuente de calor (que suele ser intermitente) de su suministro, logrando un uso de la energía bajo demanda».

Dentro del proyecto europeo ReSlag, el centro ha desarrollado una tecnología que aprovecha las escorias de las acerías para almacenar calor. El proyecto ha culminado con la construcción de un prototipo en las instalaciones de ArcelorMittal en Sestao (Vizcaya). «Son residuos sin coste a los que se les da una segunda vida», señala Careaga, que prevé industrializar este sistema «en cinco o diez años».

Sales y contenedores: dos apuestas españolas

Las dos empresas españolas citadas ofrecen soluciones compactas, pensadas para industrias pequeñas y medianas. RPow se apoya en sales y Greendur en materiales de cambio de fase.

El sistema de RPow utiliza un fluido térmico basado en sales ternarias inorgánicas que permanecen líquidas. En las horas en que la electricidad renovable es más barata, esas sales se calientan con resistencias eléctricas en un tanque. Cuando la fábrica necesita calor, se hace circular agua para generar vapor, y las sales retornan a 200 °C.

200 °C a 415 °C rango de temperatura de las sales en el sistema de RPow

4 MWh capacidad de almacenamiento del tanque estándar de RPow, de unos 3 metros de diámetro por 4 de altura

Barros lo compara con un juego de construcción: «Es como un Lego. Muchas industrias pequeñas y medianas necesitan este tipo de soluciones compactas». Según el fundador de RPow, el tanque es fácil de transportar e instalar y ofrece soluciones «flexibles y sostenibles que ayudan a dar estabilidad a la red eléctrica cuando hay excedentes renovables y falta de demanda, contribuyen a la descarbonización de la industria y además ayudan a la independencia energética de tal manera que las fábricas no dependen de agentes externos».

RPow está a punto de instalar su primer proyecto comercial en una industria cervecera, Cerveza Gran Vía, y tiene una batería de propuestas en cartera a la espera de los fondos europeos de las subastas de calor (IF26).

Greendur opera en el segmento modular con baterías térmicas de materiales de cambio de fase.

3 MWh capacidad de almacenamiento del módulo de Greendur, que alcanza hasta 400 ºC

Jesús Castillo, fundador y CEO de la empresa, describe su producto: «Nuestra solución es un contenedor del tamaño de 20 pies (6,1 metros), como medio trailer estándar. En lugar de descarbonizar toda una planta, permite atacar solo en la parte de consumo energético más relevante». Por eso, añade, «la inversión es más reducida, se amortiza ágilmente y ahorra en la factura energética. Además se puede replicar dentro de la misma fábrica». Sobre el funcionamiento, explica: «Cambiamos entre sólido y líquido y evitamos problemas de congelación y corrosión».

Comparar los dos sistemas, cifra a cifra

• RPow: tanque de unos 3 metros de diámetro por 4 de altura, 4 MWh de capacidad, sales entre 200 °C y 415 °C.
• Greendur: contenedor de 20 pies (6,1 metros), 3 MWh de capacidad, hasta 400 ºC.

Thesilo: convertir silos en desuso en baterías gigantes

El proyecto Thesilo plantea una vía distinta: reconvertir antiguos silos de hormigón, donde se guardaba el cereal en muchos pueblos de España y que hoy están en desuso, en baterías gigantes de calor. Es una iniciativa transfronteriza enmarcada en la Eurorregión Extremadura-Alentejo-Centro, coordinada por el Centro Ibérico de Investigación en Almacenamiento Energético (CIIAE) en colaboración con la Universidad de Coímbra y varios institutos politécnicos portugueses.

672 silos integran las Redes Nacionales de Silos y Graneros en España

31 silos hay en Portugal, localizados principalmente en la región del Alentejo

Breogan Pato, investigador del proyecto en el CIIAE, subraya el interés de su ubicación: «Son infraestructuras abandonadas ubicadas en zonas agrícolas que coinciden exactamente con los puntos de mayor producción fotovoltaica del país». En los momentos de más insolación, gran parte de esa energía se pierde.

Pato explica el problema: «El problema actual de la red eléctrica es que no puede canalizar toda esa electricidad hacia los grandes centros de consumo como Madrid. Tiene todo el sentido aprovechar esa energía que hoy se pierde en la misma zona donde se produce». Además, las zonas de frontera donde se ubican los silos están menos industrializadas.

Qué viene ahora

El calendario es desigual según la tecnología. Algunas soluciones ya están en el mercado y otras en fase piloto; el almacenamiento termoquímico sigue en investigación de laboratorio y Thesilo ha echado a andar sin más plazos especificados. El sistema con escorias de acerías podría industrializarse en cinco o diez años, según Careaga, y RPow aguarda los fondos europeos de las subastas de calor (IF26) para sus propuestas en cartera.

Con todo, el mensaje de los expertos es coincidente: guardar calor, en lugar de dejarlo escapar, abre a la industria un camino para gastar menos energía primaria, emitir menos y depender menos de agentes externos.

Por la redacción de GUAY.news.