Muchos procesos que generan electricidad también producen calor, un potente recurso energético que a menudo no se aprovecha en todas partes, desde las fábricas hasta los vehículos y las centrales eléctricas. Un sistema innovador que se está desarrollando actualmente en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) puede almacenar calor rápidamente y liberarlo para su uso cuando sea necesario. superando las opciones de almacenamiento convencionales tanto en flexibilidad como en eficiencia.

Sistema de almacenamiento de energía térmica de Argonne, o TESS, fue desarrollado originalmente para capturar y almacenar el exceso de calor de las instalaciones de energía solar concentrada. También es adecuado para una variedad de aplicaciones comerciales, incluidas las plantas desaladoras, sistemas combinados de calor y energía (CHP), procesos industriales, y camiones pesados.

Poder recuperar y utilizar el calor residual puede aumentar la eficiencia y reducir los costos al extraer más energía de la misma cantidad de combustible. En el caso de una planta eléctrica o desaladora que funcione con energía solar concentrada, el TESS puede capturar calor durante el día y liberarlo por la noche para mantener la planta en funcionamiento. El trabajo de Argonne para desarrollar el sistema está financiado por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del DOE.

"Siempre que tenga un proceso de combustión, estás desperdiciando alrededor del 60 por ciento de la energía en forma de calor, "dijo Dileep Singh, un científico de materiales senior en Argonne que ha dirigido el desarrollo de TESS. "En un sentido, esta es una versión térmica de una batería, donde se carga y descarga calor en lugar de electricidad ".

TESS de Argonne es una forma de almacenamiento de calor latente, donde la energía está contenida dentro de un material de cambio de fase como la sal fundida. Si bien estos materiales son buenos para retener el calor, normalmente son malos conductores, por lo que les toma demasiado tiempo absorber y liberar energía.

Para sortear esta limitación, Los investigadores de Argonne idearon una forma de incrustar materiales de cambio de fase en poros, espuma de alta conductividad térmica. Luego sellan la espuma con gas inerte dentro de un módulo, evitando que la humedad u oxígeno ingrese y degrade los componentes. El calor almacenado dentro de una unidad se puede transferir al agua, por ejemplo, donde se convierte en vapor que mueve una turbina. El TESS también se puede ajustar a una aplicación específica seleccionando diferentes materiales de cambio de fase.

"Una de las grandes ventajas de nuestra tecnología es que es modular, por lo que no necesita una gran estructura de almacenamiento, ", Dijo Singh." Puede hacer que estos módulos de un cierto tamaño manejable, como un tambor de 55 galones o más pequeño, e instálelos en el número que necesite ".

Los investigadores han demostrado que el TESS funciona a temperaturas superiores a 700 ° C (1, 292 ° F). Su alta densidad de energía lo hace más pequeño y flexible que los sistemas de almacenamiento de calor sensible de uso común. que se basan en subir y bajar la temperatura de un material. La tecnología ganó un premio R&D 100 en 2019, y los investigadores ahora están trabajando para integrarlo en los sistemas de cogeneración de Capstone Turbine Corporation para impulsar la recuperación de calor.

Con la ayuda de socios de la industria, Singh y sus colegas continúan perfeccionando la tecnología TESS, y han desarrollado una instalación de prueba interna para probar el rendimiento con cargas y descargas repetidas. Además de mejorar los sistemas de cogeneración y ampliar la capacidad de despacho de las plantas de desalinización y energía, el TESS podría convertir el calor residual en energía mecánica en camiones pesados ​​o en calefacción interior para vehículos eléctricos. Y así como el TESS puede funcionar como una batería para calentar, puede hacer lo mismo con el frio, posiblemente ofreciendo una opción de enfriamiento para edificios comerciales.