Condensadores de flujo para almacenar energía renovable por largos periodos de tiempo
Para cualquiera mínimamente aficionado al cine, la expresión condensador de flujo hace pensar en la famosa película Regreso al futuro, en la que dicho invento era el dispositivo ficticio que permitía viajar a través del tiempo. En un esfuerzo digno de mejor causa, alguien pensó en España que era buena idea traducir flux capacitor por “condensador de fluzo” para evitar connotaciones de orden fisiológico o sexual. En fin: cosas de nuestra idiosincrasia.
Aunque los guionistas de la cinta de Robert Zemeckis estaban fantaseando, el concepto de condensador de flujo ya rondaba por las cabezas de la comunidad científica de la época (mediados de los años 80), y de hecho hoy es una realidad, aunque algo diferente de la del filme. La NASA, por ejemplo, ha desarrollado condensadores de flujo criogénico (CFC), que vienen a ser unos almacenadores de energía a largo plazo, y un equipo de investigadores de la Universidad de Florida Central se ha servido de ellos para presentar un ingenio que resulta de interés para el automóvil y otros muchos ámbitos.
Como es de sobra conocido, uno de los grandes problemas relacionados con la energía renovable, como la solar o la eólica, tiene que ver con la dificultad de almacenarla para poder disponer de ella cuando se necesita. Lo que han conseguido los científicos de la Universidad de Florida Central (UCF) es usar el condensador de la NASA para guardar hidrógeno y oxígeno generados a partir de excedentes de esta energía sostenible.
El profesor de la UCF Pegasus Jayanta Kapat, junto con sus colegas Marcel Otto y Ladislav Vesely, han dado con la forma de convertir de manera rentable el exceso de energía renovable en hidrógeno y oxígeno y almacenarlo a largo plazo: días, semanas o incluso meses. Posteriormente, cuando se necesita la energía, se reconvierte y se agrega a la red eléctrica. Esa capacidad bajo demanda permite a las compañías eléctricas satisfacer y equilibrar las necesidades energéticas de una comunidad no solo día a día, sino también de temporada en temporada.
Kapat explica que las baterías de litio actuales funcionan bien para periodos cortos, de unas pocas horas al día. “Pero supongamos que llega un huracán y provoca un apagón durante una semana. No se trata solo de tener el tipo de almacenamiento de la mañana a la noche. El verano podría ser una época en la que tengamos un exceso de energía, como la solar, y el invierno podría ser el momento en que esa energía más se necesite”.
Diseñado para ayudar a resolver ese tipo de desajuste entre la demanda y la energía disponible, el trabajo de la UCF, llamado Sistema de energía de sCO2 de combustión directa de H2/O2, utiliza la energía renovable para generar hidrógeno y oxígeno por electrólisis de agua. Los gases resultantes se almacenan por separado en los CFC de la NASA, que utilizan conductos y válvulas de presión para mantener los gases en densidades líquidas sin necesidad de licuefacción.
Más adelante, cuando se necesita la energía, los gases se combinan en una cámara de combustión, produciendo agua que se calienta y se mezcla con dióxido de carbono supercrítico (sCO2) que impulsa las turbinas que generan electricidad.
Esta tecnología presenta algunos beneficios ambientales relevantes. El mejor es que no genera óxidos de nitrógeno dañinos (NOx), ya que el aire no participa del proceso de combustión de hidrógeno-oxígeno. Otra ventaja reside en que el sistema se puede emplazar en un área con poca o ninguna fuente de agua. Además, su tamaño compacto hace que sea fácil de instalar y operar.
Otros usos posibles de la tecnología
Marcel Otto habla de otras posibles aplicaciones. “Podría servir como sistema de respaldo para un centro de datos, un hospital o alguna instalación que deba estar disponible de forma permanente”, señala el investigador. “O para reducir la huella de carbono remplazando un generador diésel”.
Kapat añade que el mercado de generación de energía está cambiando drásticamente y que la idea de una gran red eléctrica central abastecida por una empresa de servicios públicos puede no existir en el plazo de, pongamos, 20 años. A su parecer, en lugar de un gran sistema que alimenta a cientos de miles de hogares, podría haber un grupo de sistemas más pequeños, cada uno de los cuales centrado en proveer a unos pocos miles de casas. “Al hacer esto, toda la estructura se vuelve más resistente y no toda la población se ve afectada” por los imprevistos, afirma el profesor.
En el caso hipotético del huracán, podría determinarse que la interrupción de suministro se demorará una semana. En preparación, el área afectada comenzaría a dividir el agua y almacenaría el hidrógeno y el oxígeno resultantes. “Si termina siendo suficiente para cuatro semanas, entonces sabes que puedes sobrevivir durante cuatro semanas”, indica Kapat.
El invento también parece prometedor para el mundo de la aviación. “Los aviones no pueden funcionar directamente con energía solar o electricidad; necesitamos el combustible”, dice Kapat. “El hidrógeno también se puede usar en este caso, pues convertimos las energías renovables en un producto químico almacenable y luego lo usamos”. Si la tecnología de la UCF sirve para los aviones, quién sabe si también será válida para los coches en algún momento del provenir al que viajaba Marty McFly en Regreso al futuro.
