Cuando se piensa en el almacenamiento térmico, lo primero que se piensa es en el almacenamiento de agua, que es barato, ampliamente disponible y en uso durante varios años, lo que lo hace confiable. Pero, ¿realmente es así o hay otras alternativas que vale la pena considerar?
Los almacenamientos de agua se han empleado en sistemas de agua caliente sanitaria y calefacción o refrigeración durante mucho tiempo y casi todos los fabricantes de equipos hidrónicos o HVAC tienen sus líneas de productos para almacenamiento de agua. Sin embargo, los depósitos de agua son bastante voluminosos… ¿puedes pensar en un depósito de agua dentro de tu casa junto a la bomba de calor? No, su imagen mental probablemente colocará el almacenamiento en el exterior en combinación con su calentador de agua solar. La situación es aún peor si pensamos en un almacenamiento destinado a un edificio completo, que requiere una sala técnica dedicada. Además, los almacenamientos de agua pertenecen a la categoría de almacenamiento sensible, sistemas en los que la energía se almacena en forma de calor sensible: cada grado de temperatura más (por si se quiere almacenar “calor”) o menos (por si se quiere almacenar «frío») significa que tiene más energía en su sistema. Sin embargo, esto significa que las pérdidas de calor a través del medio ambiente, especialmente en climas muy fríos durante el invierno o climas muy cálidos durante el verano, pueden afectar en gran medida la capacidad de almacenamiento. Echemos un vistazo más de cerca al almacenamiento termoquímico.
Que
El almacenamiento termoquímico se basa en un principio completamente diferente: principio en la utilización del calor de reacción absorbido y liberado por una reacción reversible (Kerskes, 2016). Una descripción general del proceso se representa en la ec. 1, donde los elementos de reacción A y B reaccionan juntos para formar el compuesto AB liberando energía térmica, ΔHreac (fase de descarga) y el compuesto AB se puede dividir en los elementos de reacción A y B suministrando energía térmica ΔHreac (fase de carga).
A+∆Hreac ↔B+ C (1)
El principio de funcionamiento del TES termoquímico también se muestra en la Figura 1. Es evidente que el sistema es capaz de mantener almacenada la energía térmica sin pérdida alguna mientras los dos elementos de reacción se mantengan separados. Esta característica es de gran importancia, ya que permite considerar a esta tecnología como una de las más prometedoras para los TES de largo plazo (estacionales).
Por qué
La densidad energética del almacenamiento termoquímico, es decir, la cantidad de energía que se puede almacenar por volumen de recipiente, es mucho mayor que la del almacenamiento sensible (el almacenamiento tradicional de agua), como se muestra en la Figura 2. Esto significa que en lugar de un depósito de unos 200 l (que es el estándar para una casa unifamiliar), es posible tener uno de 50 l.
Donde
Otra peculiaridad del acumulador termoquímico es la posibilidad de utilizar un mismo sistema para trabajar a diferentes niveles de temperatura, es decir, tanto para el acumulador de “calor” como para el de “frío”, lo que resulta útil cuando el acumulador está conectado, por ejemplo, a una bomba de calor que puede funciona tanto en modo verano como invierno.
Actividades de almacenamiento de Hypergryd
Dentro de HYPERGRYD, las actividades de almacenamiento de energía térmica son realizadas conjuntamente por CNR ITAE (Instituto de Tecnologías Energéticas Avanzadas, perteneciente al Consejo Nacional de Investigación de Italia) y Sorption Technologies GmbH. Hasta el momento, la actividad se ha dedicado a la selección de materiales de almacenamiento que puedan funcionar bien en las condiciones de operación previstas para el proyecto. En este caso, es posible utilizar acumuladores de sorción como acumuladores descentralizados a nivel de distrito/subestación o incluso a nivel de edificio, cargándolos directamente desde el anillo principal de calefacción/refrigeración del distrito o en combinación con bombas de calor. Esto es especialmente útil en la nueva generación de DHC, que se acercan al concepto de red de “temperatura neutral”, en la que la temperatura se mantiene lo más cercana posible a la temperatura ambiente. Al mismo tiempo, la nueva generación de DHC está destinada a acomodar una mayor proporción de energías renovables dentro de las redes (térmicas y eléctricas), lo que requiere sistemas de almacenamiento adecuados para reducir los picos y cambiar la carga. La selección se ha reducido a dos materiales compuestos, Gel de sílice/LiCl y Gel de sílice/CaCl2. Al mismo tiempo, se está investigando el mejor diseño para el sistema. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de un almacenamiento a pequeña escala para la definición del diseño de almacenamiento y actualmente en prueba en CNR.
Que esperar
El prototipo final de almacenamiento por sorción tendrá un diseño modular y se probará tanto para calefacción como para refrigeración. El objetivo es alcanzar una capacidad de almacenamiento de 30 kWh y una potencia máxima de 15 kW con una densidad de almacenamiento prevista de unos 130 MJ/m3. El sistema se instalará en el laboratorio viviente de IMP-PAN en las instalaciones de KEZO en Polonia.
Escrito por Valeria Palomba del CNR ITAE
