En la búsqueda constante de soluciones energéticas sostenibles, un equipo de investigación en Noruega ha alcanzado un hito significativo en la creación de un almacén de energía innovador.
Aprovechando las propiedades de los materiales de cambio de fase, este sistema promete calentar hogares y cabañas de vacaciones de manera ecológica y eficiente, al tiempo que utiliza desechos de alimentos para almacenar y liberar calor.
Inspiración en la naturaleza: cómo el hielo y el agua almacenan calor
El concepto básico detrás de este avance se basa en cómo el hielo y el agua almacenan y liberan calor. En la naturaleza, el hielo se derrite bajo el calor del sol, absorbiendo energía en el proceso. Esta energía se libera nuevamente cuando el agua se enfría y se solidifica en hielo. Esta propiedad de almacenamiento y liberación de calor se conoce como un «material de cambio de fase».
El equipo de SINTEF, un instituto de investigación noruego sin fines de lucro, ha logrado un avance al utilizar ésteres, moléculas abundantes en desechos grasos como alimentos desechados, para almacenar energía térmica. Estas moléculas actúan de manera similar al hielo, absorbiendo calor cuando la temperatura aumenta y liberándolo cuando la temperatura desciende. Estos ésteres pueden ser recuperados del aceite de cocina usado, convirtiendo los desechos en recursos útiles.
El tanque de energía solar que cabe debajo del lavaplatos
Uno de los aspectos notables de este almacén de energía es su tamaño compacto. El tanque de almacenamiento es lo suficientemente pequeño como para caber debajo del lavaplatos en una cocina. En este tanque, el agua fluye junto con los ésteres. Las celdas fotovoltaicas en el techo generan electricidad a partir de la luz solar, que a su vez calienta el agua y derrite los ésteres, almacenando energía solar.
La perspectiva de obtener calor verde sin depender de grandes centrales eléctricas o baterías eléctricas es emocionante. Si bien se necesitará un respaldo, como un quemador de leña o un calentador de pared en días muy fríos, este sistema se destaca por su capacidad para enfriar habitaciones en días calurosos y liberar calor almacenado durante las noches frías.
Los materiales de cambio de fase no son una novedad en la ciencia y la tecnología. Se han utilizado en una variedad de aplicaciones, desde trajes de helicóptero inteligentes hasta la regulación de la temperatura en los hogares. En este caso, los ésteres se solidifican y liberan calor a una temperatura ideal para la regulación térmica en los hogares.
En caso de que la investigación sea exitosa, este método podría potencialmente proporcionar una manera de generar calor para residencias y cabañas durante las noches frías. Esto se lograría mediante la utilización de energía solar y los elementos provenientes de residuos grasos, como los alimentos desechados. (Ilustración por Knut Gangåssæter/SINTEF)
De la teoría a la aplicación: cómo funciona el sistema
Durante el día, las celdas fotovoltaicas calientan el agua y derriten los ésteres en el tanque. Por la noche, cuando se necesita calefacción, el agua fría fluye por el tanque, transportando el calor lejos de los ésteres. El agua luego libera el calor en la habitación a través de radiadores y calentadores de ventilador, hasta que los ésteres se solidifican nuevamente.
El sistema no solo depende de la energía solar. También se puede aprovechar la energía eólica durante momentos de baja demanda eléctrica. Esto permite utilizar la «electricidad excedente» de las turbinas eólicas para derretir los ésteres y almacenar energía térmica. Esta flexibilidad podría ser útil en situaciones de fluctuación de precios de electricidad.
A diferencia de otros enfoques que utilizan intercambiadores de calor, este sistema permite que el agua fluya en contacto directo con los ésteres, lo que reduce el espacio requerido y los costos asociados. Inspirados en la investigación en tecnología petrolera, los investigadores han logrado un diseño compacto y eficiente.
Perspectivas futuras: casas, cabañas y más
Este avance presenta un nuevo camino para la calefacción y el enfriamiento sostenible en hogares y cabañas. Además, la aplicación en instalaciones industriales para almacenar y utilizar calor residual muestra un amplio potencial. A medida que el equipo de investigación busca colaboración con la industria, las posibilidades de esta tecnología podrían expandirse aún más.
La combinación de energía solar, materiales de cambio de fase y el reciclaje de desechos grasos abre nuevas posibilidades para un futuro energético más sostenible. Con la capacidad de almacenar y liberar calor de manera eficiente, este sistema podría ser una parte crucial de la transición hacia soluciones energéticas más ecológicas y autónomas.