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Cemento, sal y agua: un nuevo material de almacenamiento para el calor verde

sal
Crédito: CC0 Public Domain

Calentar el espacio donde vivimos o trabajamos es una necesidad común en la mayoría de las áreas habitadas. La energía necesaria para este proceso es responsable de un tercio de toda la energía consumida en Europa; además, el 75% de esta energía se produce con combustibles fósiles.


por Politecnico di Torino


La idea de un nuevo material para el almacenamiento de energía termoquímica proviene de un grupo de investigadores de los departamentos de Ciencia y Tecnología Aplicadas (DISAT) y Energía (DENERG) de la Universidad Politécnica de Turín, y del Instituto de Tecnología Energética Avanzada de la Investigación Nacional Italiana. Centro (CNR-ITAE). El artículo fue publicado en la revista Scientific Reports .

En este estudio, los investigadores demostraron cómo es posible producir calor mediante la hidratación de la sal presente dentro de los poros del cemento.

Para alcanzar los objetivos de sostenibilidad en Europa, es necesario reducir el uso de combustibles fósiles y utilizar en su lugar sistemas basados ​​en energías renovables. Sin embargo, la integración de energías renovables en los sistemas de calefacción conlleva un intervalo de tiempo entre el excedente de energía y los picos de demanda diarios y anuales.

La energía solar, por ejemplo, está ampliamente disponible en los meses de verano; sin embargo, la mayoría de los requisitos de calefacción se producen durante el invierno, cuando en nuestras latitudes el día es mucho más corto. Es evidente que la explotación generalizada de fuentes de energía renovable debe integrarse con el desarrollo de sistemas de almacenamiento de bajo costo, con el objetivo de equilibrar el cambio de tiempo entre la demanda y la disponibilidad de energía. Una de las posibles formas de almacenar energía es el enfoque termoquímico, que permite el almacenamiento de calor durante un tiempo prácticamente infinito, al contrario de los enfoques estándar.

«Intenta disolver una buena cantidad de sal en un vaso de agua, lo que notarás es que el vidrio se calienta con unas sales y se enfría con otras. Un fenómeno similar está en la base de nuestros materiales, con la diferencia de que en cambio de agua líquida utilizamos vapor de agua, sin disolver la sal. El vapor de agua interactúa con la sal y produce calor. Una vez completamente hidratada, será posible revertir la sal al estado inicial mediante un simple proceso de secado, que permite la Eliminación del excedente de agua.

Este tipo de reacción es bien conocido y ya se han desarrollado muchos materiales de almacenamiento térmico; sin embargo, su costo suele ser el factor limitante. Por ejemplo, la zeolita es uno de los mejores materiales desde un punto de vista térmico, pero puede costar hasta varias decenas de euros el kilogramo. Este es un costo insoportable cuando se almacena la energía necesaria para calentar una habitación o un edificio completo. El cemento, utilizado como matriz para albergar los hidratos de sal, es un material muy interesante ya que es bien conocido, de fácil obtención y barato «, explica Luca Lavagna, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencia y Tecnología Aplicadas de la Politécnica de Turín y primer autor del artículo.

La característica innovadora presentada por los investigadores aquí es el uso de cemento como matriz huésped de la sal . El coste total de los materiales es muy bajo y el comportamiento energético es bueno: el coste energético, medido en € / kWh almacenados, es más bajo que la mayoría de los materiales actuales utilizados ampliamente. Este nuevo material, además, muestra una estabilidad extraordinaria incluso después de cientos de ciclos de calentamiento / enfriamiento. Este trabajo puede representar el primer paso hacia la creación de una nueva clase de materiales compuestos para el almacenamiento de energía termoquímica .


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