Almacenamiento de energía eléctrica
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Para la energía solar térmica de baja temperatura, el medio de almacenamiento más común es el agua. También se utilizan otros medios de almacenamiento, como los materiales de cambio de fase. Se distingue entre el almacenamiento de agua caliente sanitaria, los acumuladores combinados y el almacenamiento de aire comprimido. Medimos y caracterizamos las características de carga y descarga así como las pérdidas térmicas de los sistemas de almacenamiento y ayudamos a su optimización. Mediante simulaciones, evaluamos el rendimiento del almacenamiento dentro del sistema total.
La integración de sistemas de almacenamiento de alta temperatura en centrales termosolares permite generar energía en función de la demanda. Las sales de nitrato fundido suelen ser el medio de almacenamiento elegido. Los conceptos de almacenamiento implican la combinación de diferentes unidades de almacenamiento y la optimización del rendimiento de carga y descarga y de la capacidad de almacenamiento para la central eléctrica en cuestión. También en los sistemas de vapor de proceso industrial se requieren sistemas de almacenamiento para temperaturas superiores a 180°C.
Dispositivos de energía mecánica
¿Y si pudieras hacer funcionar tu aire acondicionado no con la electricidad convencional, sino con el calor del sol durante un cálido día de verano? Con los avances en la tecnología termoeléctrica, esta solución sostenible podría hacerse realidad algún día.
Los dispositivos termoeléctricos se fabrican con materiales que pueden convertir una diferencia de temperatura en electricidad, sin necesidad de piezas móviles, una cualidad que hace de la termoelectricidad una fuente de electricidad potencialmente atractiva. El fenómeno es reversible: Si se aplica electricidad a un dispositivo termoeléctrico, éste puede producir una diferencia de temperatura. En la actualidad, los dispositivos termoeléctricos se utilizan para aplicaciones de relativamente baja potencia, como alimentar pequeños sensores a lo largo de oleoductos, respaldar baterías en sondas espaciales y refrigerar minifridges.
Liu es el primer autor del artículo de PNAS, en el que participan los estudiantes de posgrado Jiawei Zhou, Zhiwei Ding y Qichen Song; Mingda Li, profesor adjunto del Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear; el antiguo estudiante de posgrado Bolin Liao, ahora profesor adjunto de la Universidad de California en Santa Bárbara; Liang Fu, profesor adjunto de Física de Biedenharn; y Gang Chen, profesor de Soderberg y director del Departamento de Ingeniería Mecánica.
Almacenamiento de energía térmica
La construcción de los tanques de sal, que proporcionan un eficaz almacenamiento de energía térmica [1], permite suministrar energía después de la puesta de sol y programar la producción para satisfacer la demanda[2] La central eléctrica de Solana, de 280 MW, está diseñada para proporcionar seis horas de almacenamiento de energía. Esto permite a la central generar alrededor del 38% de su capacidad nominal a lo largo de un año[3].
Otras fuentes de energía térmica para el almacenamiento son el calor o el frío producidos con bombas de calor a partir de energía eléctrica de bajo coste fuera de las horas punta, una práctica llamada peak shaving (ahorro de picos); el calor de las centrales de cogeneración; el calor producido por la energía eléctrica renovable que supera la demanda de la red y el calor residual de los procesos industriales. El almacenamiento de calor, tanto estacional como a corto plazo, se considera un medio importante para equilibrar de forma barata las elevadas cuotas de producción de electricidad renovable y la integración de los sectores de la electricidad y la calefacción en sistemas energéticos alimentados casi o totalmente por energías renovables[6][7][8].
Dispositivos de almacenamiento de energía
“Ya se utilizan, y desde hace tiempo, diversas formas de aprovechamiento de la energía térmica. Por ejemplo, la energía geotérmica se utiliza en lugares como Islandia para producir electricidad y agua caliente. Los colectores solares térmicos se utilizan para producir agua caliente, principalmente para uso doméstico. Los colectores solares de alta intensidad se están utilizando para calentar el agua hasta convertirla en vapor para la generación de energía. Los dispositivos termoeléctricos se utilizan en las naves espaciales, donde recogen el calor desprendido por la desintegración de un suministro de material radiactivo. Más recientemente, se han instalado módulos termoeléctricos en estufas domésticas para su uso en países en vías de desarrollo en los que es difícil suministrar energía eléctrica, o no está disponible, por otros medios. La misma tecnología se utiliza también en estufas de camping para cargar dispositivos electrónicos y baterías en el campo”.
“El aumento de la demanda de energía más sostenible y los avances en la tecnología de recolección de energía, en particular los desarrollos en los dispositivos termoeléctricos, significan que es probable que veamos la recolección de energía térmica expandirse en una amplia gama de nuevas aplicaciones en un futuro próximo. Los módulos termoeléctricos y otros dispositivos de captación de energía se están introduciendo en una serie de sistemas de comunicación y sensores remotos como sustitutos de las baterías. Esto se debe, por un lado, a que ofrecen una solución más respetuosa con el medio ambiente y, por otro, a que eliminan la necesidad de sustituir una batería que se ha agotado. Esto también permite colocar estos sistemas en lugares en los que sería imposible sustituir las pilas, como los entornos difíciles o peligrosos. Es probable que los generadores termoeléctricos se incrusten en la estructura de las aeronaves para alimentar los sensores inalámbricos de control de estado que se encuentran dispersos en ellas. En esta aplicación, el uso de la recolección de energía reduce la necesidad de cableado, lo que ahorra peso y costes. Los generadores termoeléctricos también se están considerando para alimentar sensores inalámbricos en centrales eléctricas, fábricas, tuberías y sistemas de calefacción urbana.
