El proyecto europeo AMADEUS, coordinado por investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) lidera en Europa los estudios sobre el almacenamiento de energía en silicio fundido, como base para crear nuevos dispositivos que permitan acumular energía de forma más compacta y eficiente.
En el proyecto AMADEUS se almacena energía en el cambio de fase de sólido a líquido del silicio. De ese modo, los investigadores aprovechan el elevado calor latente de cambio de fase del silicio, que supera en 10 veces la capacidad de almacenamiento de las sales fundidas. “En nuestro concepto el silicio no se mueve, y cambia de estado sólido a líquido en un único tanque, por lo que siempre se encuentra a temperaturas cercanas a la del punto de fusión (1414ºC)», explica Alejandro Datas, investigador del Instituto de Energía Solar de la UPM y coordinador científico del proyecto.
El almacenamiento directo de energía solar en plantas termosolares, o la integración del almacenamiento eléctrico y la cogeneración en domicilios y distritos son sólo algunas de las aplicaciones que podrían tener los nuevos dispositivos resultantes del proyecto AMADEUS, que cuenta con financiación de la convocatoria Future Emnerging Technologies (FET) del programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea y que está ya en su segundo año de andadura, de los tres inicialmente previstos para su duración.
Con un presupuesto de 3,3 millones de euros AMADEUS (Next Generation Materials and Solid State Devices for Ultra High Temperature Energy Storage and Conversion) investiga nuevos materiales y dispositivos que permitan almacenar energía a temperaturas en el rango de los 1000 y 2000 ºC. De esta forma, se pretende romper con la barrera de los 600ºC, raramente superada por los sistemas actuales empleados en centrales termosolares.
Para conseguirlo, los expertos están trabajando con distintos aleados metálicos de silicio y boro, que funden a temperaturas superiores a los 1385ºC y que permitirán almacenar entre 2 y 4 MJ/kg, “un orden de magnitud superior a la de las sales empleadas actualmente”, añade el investigador de la UPM.
Además, se están estudiando los materiales necesarios para contener estos metales fundidos durante largos periodos de tiempo y lograr un buen aislamiento térmico, así como los dispositivos para lograr una conversión eficiente del calor almacenado en electricidad.
Conversión directa del calor en electricidad
El proyecto investigará un nuevo concepto (patentado por investigadores de la UPM) que combina los efectos termiónico y fotovoltaico para lograr la conversión directa del calor en electricidad. A diferencia de las máquinas térmicas convencionales, este sistema no requiere contacto físico con la fuente térmica, ya que se basa en la emisión directa de electrones (efecto termiónico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).
“De tener éxito en su desarrollo, estos nuevos dispositivos no sólo podrán trabajar a temperaturas muy elevadas, sino que también permitirán simplificar y abaratar drásticamente el sistema, ya que no requieren de un fluido caloportador, ni de tuberías e intercambiadores de calor, que a día de hoy, suponen gran parte del coste de estas instalaciones”, explica Datas.
Además de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el consorcio de investigación del proyecto AMADEUS participan el Consejo Nacional de Investigación de Italia, el Instituto de Investigación de la Fundición de Polonia, la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, el Centro Hellas para la Investigación y la Tecnología de Grecia, la Universidad de Stuttgart de Alemania, y la compañía IONVAC Process SRL de Italia.
