Cómo tostadoras gigantes podrían abastecer de energía al mundo - Rachel Yang
Comencemos …
Los fabricantes industriales gastan una enorme cantidad de energía generando calor para fabricar materiales y objetos cotidianos, como cemento, acero y papel. Y como la mayoría de las empresas utilizan combustibles fósiles para alcanzar estas altas temperaturas, el calor industrial representa el 20% de nuestra contaminación global anual de carbono. Afortunadamente, aquí es donde entra en juego una tecnología centenaria. Rachel Yang analiza cómo funcionan las baterías térmicas.
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Baterías de calor: una solución sostenible para el almacenamiento de calor industrial
A medida que el mundo avanza hacia las energías renovables, uno de los mayores desafíos sigue siendo cómo almacenar y utilizar la energía eficientemente cuando no sopla el viento ni brilla el sol. Las baterías tradicionales, como las de iones de litio, funcionan bien para el almacenamiento de energía a pequeña escala, pero no son adecuadas para procesos industriales de alta temperatura, que requieren grandes cantidades de calor. Aquí es donde entran en juego las baterías térmicas , una tecnología innovadora que almacena y libera calor eficientemente, ofreciendo una alternativa rentable y sostenible a los combustibles fósiles en la calefacción industrial.
Cómo funcionan las baterías de calor
Las baterías de calor funcionan según un principio simple: almacenan energía térmica en materiales como ladrillos, rocas o sales fundidas. y liberarla según sea necesario. A diferencia de las baterías químicas, que almacenan energía en forma electroquímica, las baterías térmicas almacenan energía en forma de altas temperaturas, que a veces superan los 1800 °C.
La ciencia detrás de esto
Absorción de energía : Las baterías térmicas están compuestas de materiales con alta capacidad de almacenamiento térmico. Estos materiales se calientan mediante electricidad, a menudo procedente de fuentes renovables como la solar o la eólica.
Retención de calor : El sistema está bien aislado para minimizar la pérdida de calor, lo que permite almacenar energía durante largos periodos. Algunos diseños pierden menos del 1 % del calor almacenado al día.
Liberación de calor : cuando se necesita energía, el aire u otros gases pasan a través de los materiales calentados y absorben su energía térmica antes de dirigirse a procesos industriales como la producción de acero, el procesamiento de alimentos o la fabricación de productos químicos.
Rondo Energy , una empresa con sede en California, ha desarrollado una batería de calor mediante ladrillos apilados con elementos calefactores, similar a una tostadora industrial gigante. Su tecnología puede almacenar y distribuir calor para uso industrial, eliminando así la necesidad de combustibles fósiles.
¿Por qué calentar las baterías?
1. Una alternativa económica y de alta eficiencia a los combustibles fósiles
Las baterías de calor son dos veces más eficientes que la combustión de combustibles fósiles para generar calor industrial. En lugar de quemar gas natural o carbón, almacenan electricidad renovable en forma de calor, lo que las convierte en una solución libre de carbono. Siemens Gamesa ha desarrollado un sistema de almacenamiento de energía térmica en Hamburgo (Alemania) que utiliza roca volcánica para almacenar el exceso de electricidad. Este sistema puede almacenar energía durante semanas, solucionando así los problemas de intermitencia de la energía eólica y solar.
2. Descarbonización de la industria pesada
Muchas industrias, como la del cemento, el acero y la producción química, requieren calor a alta temperatura, algo que tradicionalmente solo ha sido posible con combustibles fósiles. Las baterías de calor permiten a estas industrias la transición a fuentes de energía limpia , reduciendo significativamente las emisiones de carbono. La industria siderúrgica, que representa casi el 7-9 % de las emisiones globales de CO₂, podría beneficiarse enormemente de las baterías de calor . En Suecia, Hybrit , una empresa conjunta de SSAB, LKAB y Vattenfall, está probando maneras de integrar el almacenamiento de calor con hidrógeno verde para reemplazar los combustibles fósiles en la producción de acero.
3. Almacenamiento de energía renovable para su uso posterior
Una de las principales desventajas de la energía solar y eólica es su variabilidad . Las baterías de calor actúan como un amortiguador, permitiendo almacenar energía cuando la producción es alta y utilizarla más tarde cuando sea necesario, ya sea por la noche o en periodos de poco viento. En Dinamarca, Aalborg CSP ha desarrollado un sistema de baterías de calor basado en sales fundidas que ayuda a las redes de calefacción urbana a almacenar y distribuir el exceso de energía de forma más eficiente.
Desafíos de la ampliación de las baterías de calor
Si bien los beneficios son evidentes, la expansión de la tecnología de baterías térmicas enfrenta varios obstáculos. Aquí ofrecemos algunas posibles soluciones, así como ejemplos para superarlos.
Desafío n.° 1: Costos iniciales elevados
La construcción de instalaciones de almacenamiento de calor a gran escala requiere una inversión inicial considerable. Si bien a largo plazo ahorran dinero al reducir los costos energéticos, las empresas pueden ser reacias a comprometerse sin incentivos o subsidios gubernamentales.
Posible solución: Políticas como los créditos fiscales y la tarificación del carbono podrían acelerar su adopción. El Plan Industrial Verde de la Unión Europea ya incluye incentivos para soluciones de almacenamiento de calor, lo que sirve de ejemplo para otros gobiernos.
Desafío n.° 2: Integración con sistemas industriales existentes
Muchas fábricas se construyen alrededor de infraestructura basada en combustibles fósiles, lo que dificulta su adaptación para instalar baterías de calor.
Posible solución: Algunas empresas, como Rondo Energy, están diseñando sistemas de baterías de calor modulares que pueden instalarse sin requerir grandes cambios en las líneas de producción existentes.
Desafío n.° 3. Se necesita inversión pública y privada
A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías térmicas son menos conocidas, lo que reduce las oportunidades de inversión. Sin respaldo financiero, la producción a gran escala sigue siendo un reto.
Posible solución: Una mayor concienciación pública, la financiación gubernamental y la inversión del sector privado pueden impulsar la generalización de las baterías térmicas. En Estados Unidos, organizaciones como ARPA-E (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Energía) financian la investigación sobre almacenamiento de calor de alta eficiencia.
El futuro de las baterías de calor
Las baterías de calor tienen el potencial de revolucionar la calefacción industrial y el almacenamiento de energía, reduciendo las emisiones de carbono, bajando los costos de energía y aumentando la estabilidad de la red. Los países y las empresas que inviertan hoy en esta tecnología estarán mejor posicionados para un futuro de energía limpia. Desde los proyectos de calefacción urbana de Dinamarca hasta las iniciativas de acero libre de fósiles de Suecia y los sistemas de baterías de calor de vanguardia de California , pioneros de todo el mundo están demostrando que el calor industrial puede ser limpio, eficiente y renovable. La clave ahora es ampliar estas innovaciones y hacerlas accesibles a las industrias de todo el mundo. La pregunta no es si las baterías de calor desempeñarán un papel en la transición energética, sino con qué rapidez podemos invertir, innovar e implementarlas a gran escala.
A medida que el mundo avanza hacia las energías renovables, uno de los mayores desafíos sigue siendo cómo almacenar y utilizar la energía eficientemente cuando no sopla el viento ni brilla el sol. Las baterías tradicionales, como las de iones de litio, funcionan bien para el almacenamiento de energía a pequeña escala, pero no son adecuadas para procesos industriales de alta temperatura, que requieren grandes cantidades de calor. Aquí es donde entran en juego las baterías térmicas , una tecnología innovadora que almacena y libera calor eficientemente, ofreciendo una alternativa rentable y sostenible a los combustibles fósiles en la calefacción industrial.
Cómo funcionan las baterías de calor
Las baterías de calor funcionan según un principio simple: almacenan energía térmica en materiales como ladrillos, rocas o sales fundidas. y liberarla según sea necesario. A diferencia de las baterías químicas, que almacenan energía en forma electroquímica, las baterías térmicas almacenan energía en forma de altas temperaturas, que a veces superan los 1800 °C.
La ciencia detrás de esto
Absorción de energía : Las baterías térmicas están compuestas de materiales con alta capacidad de almacenamiento térmico. Estos materiales se calientan mediante electricidad, a menudo procedente de fuentes renovables como la solar o la eólica.
Retención de calor : El sistema está bien aislado para minimizar la pérdida de calor, lo que permite almacenar energía durante largos periodos. Algunos diseños pierden menos del 1 % del calor almacenado al día.
Liberación de calor : cuando se necesita energía, el aire u otros gases pasan a través de los materiales calentados y absorben su energía térmica antes de dirigirse a procesos industriales como la producción de acero, el procesamiento de alimentos o la fabricación de productos químicos.
Rondo Energy , una empresa con sede en California, ha desarrollado una batería de calor mediante ladrillos apilados con elementos calefactores, similar a una tostadora industrial gigante. Su tecnología puede almacenar y distribuir calor para uso industrial, eliminando así la necesidad de combustibles fósiles.
¿Por qué calentar las baterías?
1. Una alternativa económica y de alta eficiencia a los combustibles fósiles
Las baterías de calor son dos veces más eficientes que la combustión de combustibles fósiles para generar calor industrial. En lugar de quemar gas natural o carbón, almacenan electricidad renovable en forma de calor, lo que las convierte en una solución libre de carbono. Siemens Gamesa ha desarrollado un sistema de almacenamiento de energía térmica en Hamburgo (Alemania) que utiliza roca volcánica para almacenar el exceso de electricidad. Este sistema puede almacenar energía durante semanas, solucionando así los problemas de intermitencia de la energía eólica y solar.
2. Descarbonización de la industria pesada
Muchas industrias, como la del cemento, el acero y la producción química, requieren calor a alta temperatura, algo que tradicionalmente solo ha sido posible con combustibles fósiles. Las baterías de calor permiten a estas industrias la transición a fuentes de energía limpia , reduciendo significativamente las emisiones de carbono. La industria siderúrgica, que representa casi el 7-9 % de las emisiones globales de CO₂, podría beneficiarse enormemente de las baterías de calor . En Suecia, Hybrit , una empresa conjunta de SSAB, LKAB y Vattenfall, está probando maneras de integrar el almacenamiento de calor con hidrógeno verde para reemplazar los combustibles fósiles en la producción de acero.
3. Almacenamiento de energía renovable para su uso posterior
Una de las principales desventajas de la energía solar y eólica es su variabilidad . Las baterías de calor actúan como un amortiguador, permitiendo almacenar energía cuando la producción es alta y utilizarla más tarde cuando sea necesario, ya sea por la noche o en periodos de poco viento. En Dinamarca, Aalborg CSP ha desarrollado un sistema de baterías de calor basado en sales fundidas que ayuda a las redes de calefacción urbana a almacenar y distribuir el exceso de energía de forma más eficiente.
Desafíos de la ampliación de las baterías de calor
Si bien los beneficios son evidentes, la expansión de la tecnología de baterías térmicas enfrenta varios obstáculos. Aquí ofrecemos algunas posibles soluciones, así como ejemplos para superarlos.
Desafío n.° 1: Costos iniciales elevados
La construcción de instalaciones de almacenamiento de calor a gran escala requiere una inversión inicial considerable. Si bien a largo plazo ahorran dinero al reducir los costos energéticos, las empresas pueden ser reacias a comprometerse sin incentivos o subsidios gubernamentales.
Posible solución: Políticas como los créditos fiscales y la tarificación del carbono podrían acelerar su adopción. El Plan Industrial Verde de la Unión Europea ya incluye incentivos para soluciones de almacenamiento de calor, lo que sirve de ejemplo para otros gobiernos.
Desafío n.° 2: Integración con sistemas industriales existentes
Muchas fábricas se construyen alrededor de infraestructura basada en combustibles fósiles, lo que dificulta su adaptación para instalar baterías de calor.
Posible solución: Algunas empresas, como Rondo Energy, están diseñando sistemas de baterías de calor modulares que pueden instalarse sin requerir grandes cambios en las líneas de producción existentes.
Desafío n.° 3. Se necesita inversión pública y privada
A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías térmicas son menos conocidas, lo que reduce las oportunidades de inversión. Sin respaldo financiero, la producción a gran escala sigue siendo un reto.
Posible solución: Una mayor concienciación pública, la financiación gubernamental y la inversión del sector privado pueden impulsar la generalización de las baterías térmicas. En Estados Unidos, organizaciones como ARPA-E (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Energía) financian la investigación sobre almacenamiento de calor de alta eficiencia.
El futuro de las baterías de calor
Las baterías de calor tienen el potencial de revolucionar la calefacción industrial y el almacenamiento de energía, reduciendo las emisiones de carbono, bajando los costos de energía y aumentando la estabilidad de la red. Los países y las empresas que inviertan hoy en esta tecnología estarán mejor posicionados para un futuro de energía limpia. Desde los proyectos de calefacción urbana de Dinamarca hasta las iniciativas de acero libre de fósiles de Suecia y los sistemas de baterías de calor de vanguardia de California , pioneros de todo el mundo están demostrando que el calor industrial puede ser limpio, eficiente y renovable. La clave ahora es ampliar estas innovaciones y hacerlas accesibles a las industrias de todo el mundo. La pregunta no es si las baterías de calor desempeñarán un papel en la transición energética, sino con qué rapidez podemos invertir, innovar e implementarlas a gran escala.
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Podemos salvar el mundo. Speed and Scale nos muestra cómo lograr un futuro más limpio, sano y seguro al trazar una hoja de ruta que nos llevará a emisiones netas de carbono cero en 2050. ¿Cómo funcionará? Necesitamos electrificar el transporte, descarbonizar la red eléctrica, preparar nuestra comida, proteger la naturaleza, mejorar la industria y eliminar el carbono. Para saber cómo vamos a hacer todo eso, y para aprender cómo puedes tomar medidas ahora, explora esta página.
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