Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación sobre la Estructura de la Materia de la Academia China de Ciencias, en Fujian, ha logrado un importante avance en tecnología de almacenamiento energético. Este grupo de científicos ha desarrollado un sistema mejorado de almacenamiento de aire comprimido adiabático (A-CAES). Este innovador sistema ha sido diseñado para responder a la creciente demanda mundial de energías renovables, y también para hacer frente a las oscilaciones en la generación de energía eólica y solar.
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La expansión de las energías renovables, como la eólica y la solar, representa todo un desafío en el almacenamiento de energía. Sobre todo, porque estas fuentes dependen de factores ambientales que pueden ser variables e impredecibles. Los sistemas A-CAES funcionan comprimiendo aire para almacenarlo y liberarlo en forma de energía eléctrica cuando es necesario. Sin embargo, en los sistemas convencionales, el aire se almacena en tanques de volumen constante, lo cual limita su capacidad de almacenamiento, debido a que la densidad de aire suele ser baja, incrementando así el número de tanques necesarios y los costes asociados.
Este nuevo método promete hacer más eficiente la captura y liberación de energía almacenada, con un enfoque especial en optimizar la densidad de almacenamiento y reducir costes de infraestructura.
Mejoras en los sistemas de almacenamiento A-CAES
Para superar estas limitaciones, los investigadores en China han diseñado un método de regulación térmica que optimiza la densidad de almacenamiento de aire en los sistemas A-CAES. Su enfoque implica el uso de agua en circulación que, durante la fase de descarga del sistema, captura el calor residual generado.
Este calor, una vez absorbido, permite inyectar agua caliente y a alta presión en los tanques de aire, generando una reacción de aumento de temperatura que contribuye a disminuir la densidad del aire. Este método permite reducir el aire residual en el tanque, lo que mejora la cantidad de aire comprimido que se puede almacenar de manera efectiva.
La parte fundamental de este avance está en un sistema de rociado que facilita la transferencia de calor entre el agua y el aire comprimido, lo que eleva la temperatura del aire y optimiza su densidad. Gracias a este proceso, se puede almacenar una mayor cantidad de aire en el mismo volumen de tanque, maximizando la eficiencia del almacenamiento energético y disminuyendo la necesidad de infraestructura adicional.
Más capacidad de liberación con menor espacio
Además de mejorar la densidad de almacenamiento, este nuevo sistema A-CAES incluye un mecanismo para liberar mayores volúmenes de aire comprimido al introducir un volumen específico de agua caliente en el tanque. Este cambio temporal reemplaza parte del espacio de aire con agua, permitiendo que se libere una cantidad superior de aire comprimido. Al inicio de la fase de carga, el agua se extrae del tanque y pasa por una turbina que recupera parte de la energía invertida en el proceso de bombeo. De esta forma se incrementa la eficiencia general del ciclo de almacenamiento.
Los resultados de estas investigaciones confirman el éxito del nuevo método. La tecnología mejorada incrementó la densidad de almacenamiento de aire hasta 47,24 kg/m³, superando en un 15,08% al sistema A-CAES convencional, que alcanza una densidad de 41,05 kg/m³. La eficiencia del ciclo completo del sistema mejorado alcanzó el 71,71%, prácticamente igualando la eficiencia del sistema tradicional, que es de 71,41%, pero con claras ventajas en términos de capacidad de almacenamiento y reducción de costes operativos.
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