Almacenamiento de Energía en Sales Fundidas
En la búsqueda de soluciones para almacenar energía de manera eficiente y sostenible, las sales fundidas se han posicionado como una tecnología clave. Su capacidad para acumular grandes cantidades de calor y liberarlo según las necesidades energéticas los convierte en una opción ideal para superar los desafíos de la intermitencia en las energías renovables. Este enfoque, ampliamente utilizado en plantas termosolares, destaca no solo por su eficiencia, sino también por su potencial para integrarse en otros sectores, marcando un avance significativo en el camino hacia un futuro energético más limpio y seguro.
Introducción al almacenamiento en sales fundidas
El almacenamiento de energía térmica es una tecnología esencial en la transición energética, y dentro de este ámbito, las sales fundidas han emergido como una de las soluciones más eficientes y probadas. Este sistema se basa en el uso de sales inorgánicas que pueden absorber, almacenar y liberar grandes cantidades de calor, haciendo posible aprovechar la energía generada por fuentes renovables incluso cuando estas no están disponibles, como durante la noche o en días nublados.
La historia de esta tecnología se remonta a finales del siglo XX, cuando comenzaron a desarrollarse sistemas termosolares que requerían una solución eficiente para almacenar el calor captado durante las horas de mayor radiación solar. Con el tiempo, las sales fundidas demostraron ser una opción ideal debido a su capacidad de soportar altas temperaturas, su estabilidad química y su coste relativamente bajo en comparación con otros materiales de almacenamiento. Hoy en día, las sales fundidas son componentes clave en muchas plantas de energía de concentración solar (CSP, por sus siglas en inglés), que representan una solución viable para la producción de energía limpia y sostenible a gran escala.
Esta tecnología no sólo es relevante para el sector energético, sino que también tiene aplicaciones en la industria y en otros procesos que requieren calor de forma constante. Por ello, su desarrollo y perfeccionamiento se consideran fundamentales para avanzar hacia un sistema energético global más equilibrado y menos dependiente de combustibles fósiles.
Principios de funcionamiento de los tanques de Sales fundidas
Uno de los recipientes más utilizados para el almacenamiento de las sales fundidas son los tanques de acero. El funcionamiento de los tanques de sales fundidas se basa en principios térmicos simples pero altamente efectivos. Las sales utilizadas, generalmente una mezcla de nitratos de sodio y potasio, tienen la capacidad de fundirse a temperaturas relativamente altas, alrededor de 220 °C, y de mantenerse estables incluso a temperaturas superiores a 500 °C. Este rango de temperatura permite que las sales almacenen grandes cantidades de energía térmica en forma de calor sensible, que luego puede liberarse para generar electricidad o suministrar calor directamente.
En una configuración típica, el sistema consta de dos tanques:
- Tanque caliente: donde las sales se almacenan a alta temperatura después de haber absorbido el calor.
- Tanque frío: donde las sales se mantienen a una temperatura más baja antes de ser recalentadas.
El proceso comienza cuando la energía térmica, captada por concentradores solares u otras fuentes, calienta las sales que estaban almacenadas en el tanque frío y que, posteriormente, se llevan al tanque caliente. Cuando se necesita energía, las sales calientes se hacen circular para transferir su calor a un sistema de generación eléctrica (como un ciclo Rankine) o a un proceso industrial, regresando luego al tanque frío para repetir el ciclo.
La elección de las sales fundidas no es arbitraria. Estas mezclas tienen propiedades únicas, como una alta capacidad calorífica y una baja corrosividad en comparación con otros materiales, lo que las hace ideales para aplicaciones a gran escala. Además, su estabilidad térmica permite ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento sin degradación, lo que garantiza una larga vida útil del sistema.
Estos principios, aunque simples en su concepto, han sido perfeccionados mediante avances tecnológicos que buscan mejorar la eficiencia del almacenamiento, minimizar las pérdidas de calor y reducir los costes de implementación. Las sales fundidas no solo representan una solución innovadora para el almacenamiento de energía térmica, sino también una base tecnológica sólida para abordar los desafíos de la intermitencia de las energías renovables.
Principales aplicaciones de las sales fundidas
El uso de las sales fundidas trasciende las plantas termosolares, encontrando aplicaciones en diversas áreas clave para el desarrollo energético e industrial.
– Integración con plantas termosolares
En plantas de energía solar concentrada (CSP), las sales fundidas son esenciales para almacenar el calor generado por los espejos que concentran la radiación solar. Este calor se utiliza para calentar las sales, que luego pueden liberar la energía almacenada para generar electricidad cuando el sol no está disponible, como en las horas nocturnas o en días nublados. Ejemplos emblemáticos como Cerro Dominador en Chile demuestran cómo esta tecnología permite un suministro constante de energía renovable, mejorando la estabilidad de la red eléctrica.
– Uso en procesos industriales
La industria, uno de los mayores consumidores de energía térmica, también puede beneficiarse del almacenamiento térmico en sales fundidas. En sectores como la química, la metalurgia o la fabricación de cemento, donde se requieren altas temperaturas, estos sistemas permiten recuperar y reutilizar calor, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles y mejorando la eficiencia energética.
– Potencial en redes eléctricas y sistemas híbridos
Las sales fundidas no solo almacenan calor para procesos térmicos, sino que también pueden integrarse con sistemas híbridos que combinan tecnologías renovables, como la eólica y la solar, para proporcionar energía constante. Además, su capacidad de almacenamiento a gran escala contribuye a estabilizar las redes eléctricas, especialmente en regiones con alta penetración de fuentes renovables.
Ventajas de las sales fundidas en el almacenamiento térmico
Las sales fundidas ofrecen múltiples beneficios que los hacen destacar frente a otras tecnologías de almacenamiento térmico.
– Alta capacidad de almacenamiento
Las sales fundidas pueden almacenar grandes cantidades de energía térmica por unidad de volumen, lo que las hace ideales para proyectos de gran escala, como plantas termosolares.
– Coste competitivo
En comparación con otras tecnologías de almacenamiento, como las baterías de ion-litio, las sales fundidas ofrecen una solución más económica a largo plazo, especialmente en aplicaciones de almacenamiento a gran escala.
– Estabilidad y durabilidad
Las sales utilizadas son químicamente estables y tienen una alta resistencia térmica, lo que permite que el sistema soporte ciclos repetidos de carga y descarga sin degradarse significativamente.
– Compatibilidad con fuentes renovables
Esta tecnología se integra perfectamente con fuentes como la solar concentrada, ayudando a mitigar los problemas de intermitencia y mejorando la confiabilidad del suministro energético.
Estas ventajas convierten a las sales fundidas en una tecnología no solo eficiente, sino también crucial para alcanzar objetivos de sostenibilidad energética.
Desafíos y limitaciones en el uso de tanques de sales fundidas
A pesar de sus numerosas ventajas, las tecnologías relacionadas con almacenamiento de sales fundidas enfrentan ciertos desafíos técnicos y económicos que limitan su adopción a gran escala.
– Costos iniciales y consideraciones de infraestructura
El diseño e implementación de sistemas de almacenamiento de sales fundidas requiere una inversión significativa, tanto en la construcción de los recipientes de las sales (generalmente tanques) como en la instalación de sistemas de aislamiento térmico para minimizar las pérdidas de calor. Además, la infraestructura necesaria para operar estos sistemas puede no estar disponible en todas las regiones.
– Riesgos asociados con la corrosión y manejo de materiales
Si se seleccionan adecuadamente los materiales, es posible minimizar o eliminar la corrosión, lo que a su vez reduce los costes de mantenimiento y reparación a largo plazo. Si bien las sales fundidas pueden ser corrosivas con ciertos materiales, una cuidadosa elección de aleaciones avanzadas, como la 347H o la 316L, garantiza una mayor resistencia y durabilidad. Esto permite operar de forma más eficiente a altas temperaturas sin comprometer la integridad de los componentes. Aunque esta estrategia inicial pueda implicar una inversión mayor, en el largo plazo contribuye a un ahorro significativo al evitar daños y prolongar la vida útil de los sistemas.
– Necesidad de mejoras en eficiencia térmica
Aunque eficientes, los tanques de sales fundidas aún experimentan pérdidas térmicas durante los procesos de almacenamiento y transferencia de calor. La investigación en nuevos materiales y diseños térmicos busca reducir estas pérdidas. Si se escogen los materiales adecuados y grosores elevados de aislante, se pueden minimizar las pérdidas térmicas, sin embargo, cuanto mayor sea el aislamiento térmico del material y su grosor, mayores serán los costes de implementación.
Superar estos desafíos es crucial para expandir el uso de esta tecnología, y los avances en investigación e innovación tecnológica serán clave para desbloquear todo su potencial en la transición energética.
Comparamos las sales fundidas con otras tecnologías de almacenamiento
Las sales fundidas se destacan en el panorama del almacenamiento térmico, pero es importante compararlos con otras alternativas para comprender sus fortalezas y limitaciones. A continuación, se compara esta tecnología con las principales tecnologías de almacenamiento de energía existentes.
– Comparación con el almacenamiento de calor latente
A diferencia del almacenamiento de calor latente, que utiliza materiales de cambio de fase (PCM) para absorber o liberar calor al cambiar de estado, las sales fundidas operan bajo el principio de calor sensible, lo que implica un proceso más sencillo y menos costoso. Sin embargo, los sistemas de PCM ofrecen mayor densidad energética, lo que los hace más adecuados para aplicaciones compactas, aunque a un coste más elevado.
– Comparación con baterías de ion-litio
Las baterías de ion-litio son un tipo de almacenamiento de energía electroquímico. En comparación con las baterías de ion-litio, las sales fundidas presentan ventajas significativas en términos de coste y escalabilidad, especialmente para proyectos a gran escala. Sin embargo, las baterías son más versátiles y adecuadas para aplicaciones descentralizadas o móviles.
– Comparación con el almacenamiento hidráulico
El almacenamiento hidráulico es un tipo de almacenamiento de energía mecánico, que se basa en la energía potencial del agua por estar a mayor altura. Ofrece una capacidad comparable para redes eléctricas, pero requiere condiciones geográficas específicas que limitan su implementación, algo que no ocurre con las sales fundidas.
– Adaptabilidad y coste
Si bien otras tecnologías pueden superar a las sales fundidas en ciertos aspectos, esta tecnología se mantiene competitiva gracias a su adaptabilidad a múltiples aplicaciones y a su coste para almacenamiento a gran escala.
Casos de éxito y proyectos destacados
La tecnología de sales fundidas ya ha demostrado su viabilidad en una variedad de proyectos exitosos alrededor del mundo, consolidándose como una solución probada en el almacenamiento de energía térmica.
– Plantas termosolares emblemáticas
Uno de los ejemplos es la planta Crescent Dunes en Estados Unidos, que combina tecnología de sales fundidas con energía solar concentrada para proporcionar energía continua a pesar de las interrupciones en la radiación solar. Otro ejemplo es Andasol (España), donde las sales fundidas permiten un suministro eléctrico estable incluso durante las noches, impulsando la adopción de energías renovables en la región. Otros ejemplos de plantas CSP con almacenamiento en sales fundidas son: Noor III (Marruecos), Gemasolar (España), Ilanga CSP1 (Sudáfrica) y Solana (Estados Unidos).
– Integración industrial
En el ámbito industrial, las sales fundidas han sido empleadas para recuperar calor residual en sectores como la siderurgia y la producción química, demostrando cómo esta tecnología puede mejorar la eficiencia energética y reducir emisiones.
– Innovación en plantas piloto de sales fundidas
En países como Alemania y Estados Unidos, se están desarrollando plantas piloto que buscan optimizar el diseño y los materiales de los recipientes de sales fundidas, aumentando su capacidad de almacenamiento y mejorando la eficiencia térmica. Estos proyectos destacan por su potencial para escalar la tecnología y hacerla aún más accesible.
Uno de los proyectos más interesantes en este ámbito es la Planta Piloto de Almacenamiento de Energía Térmica del CIIAE (Centro Ibérico de Investigación en Almacenamiento Energético), de cuya ingeniería y construcción y puesta en marcha es responsable RPow. Para ver más información al respecto de este proyecto echa un vistazo aquí: EPC de la Planta Piloto de Almacenamiento Térmico en las Instalaciones del CIIAE – RPOW – Renewable power onwards.
Perspectivas futuras y desarrollos tecnológicos de las Sales fundidas
El futuro de las sales fundidas es prometedor, gracias a avances continuos en materiales, diseño y aplicaciones que buscan superar las limitaciones actuales.
– Innovaciones en materiales
La investigación actual se centra en el desarrollo de nuevas mezclas de sales que puedan operar a temperaturas más altas, aumentando la densidad energética del sistema. Además, se están explorando recubrimientos y aleaciones resistentes a la corrosión para prolongar la vida útil de los sistemas.
– Escalabilidad y aplicaciones emergentes
A medida que los costes de las energías renovables continúan disminuyendo, las sales fundidas tienen un gran potencial para integrarse en proyectos de mayor escala y en nuevos sectores, como la desalación de agua o la calefacción urbana.
– Rol en la transición energética
Con el avance hacia un modelo energético basado en fuentes renovables, este tipo de sales jugarán un papel crucial en garantizar un suministro constante y confiable de energía. Su capacidad para almacenar grandes cantidades de calor, combinada con su coste competitivo, los posiciona como una tecnología fundamental para alcanzar objetivos globales de descarbonización.
Proyectos de tanques de sales fundidas desarrollados por RPow
RPow está liderando el desarrollo de tecnologías basadas en almacenamiento de energía térmica en sales fundidas, aplicándolas en diversos sectores estratégicos para maximizar su impacto en la transición energética.
A continuación, se presentan algunos de sus proyectos más relevantes:
Almacenamiento de energía en el sector Oil & Gas
Este proyecto utiliza sales fundidas para almacenar calor generado en un calentador eléctrico con energía eléctrica proveniente de la red, almacenada en los periodos de menor demanda de energía, optimizando así el uso de la energía y reduciendo la huella de carbono en un sector tradicionalmente intensivo en emisiones. Más detalles aquí: TES para petróleo y gas – RPOW – Renewable power onwards.
Integración en sistemas de district heating
En el ámbito de la calefacción urbana, RPow ha desarrollado soluciones de almacenamiento térmico que permiten acumular calor en sales fundidas y distribuirlo de manera eficiente a través de redes de calefacción urbana, especialmente durante los periodos de mayor demanda. Descubre más sobre este proyecto: TES para calefacción urbana – RPOW – Renewable power onwards.
Almacenamiento de energía renovable
Este proyecto se centra en almacenar el exceso de energía generada por fuentes renovables, como la solar y la eólica, y liberarla durante los picos de demanda de la industria. Las sales fundidas desempeñan un papel crucial en garantizar un suministro constante y confiable. Más información aquí: TES para petróleo y gas – RPOW – Renewable power onwards.
Sistemas para plantas de cogeneración
RPow está explorando el uso de esta tecnología en plantas de cogeneración para almacenar el calor generado y reutilizarlo en procesos industriales o para la producción de electricidad adicional, mejorando la eficiencia energética global. Conoce más sobre este proyecto aquí: TES para planta de cogeneración – RPOW – Renewable power onwards.
Estos proyectos demuestran cómo RPow está impulsando la innovación en almacenamiento térmico, adaptando el almacenamiento en sales a una amplia variedad de aplicaciones y sectores, y marcando el camino hacia un futuro energético más sostenible y eficiente.
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