Investigadores de Sandia impulsan el tostado de café con energía solar almacenada en rocas, reduciendo tiempos y facilitando su adaptación a equipos existentes.
- ☀️ Energía solar convertida en calor industrial.
- 🪨 Lecho de rocas como almacenamiento térmico.
- 🔥 Temperaturas de hasta 600 °C.
- ☕ Tostado de café sin combustibles fósiles.
- ⚡ Menor tiempo de precalentamiento.
- 🏭 Adaptación a tostadoras ya existentes.
- 🌙 Calor disponible incluso días después.
- 🍺 Posibles aplicaciones en cerveza, cacao y alimentos.
La energía solar da un paso hacia el calor industrial
La descarbonización de la industria sigue siendo uno de los mayores desafíos de la transición energética. Mientras que producir electricidad renovable ya resulta competitivo en buena parte del mundo, sustituir el gas natural en procesos que requieren temperaturas muy elevadas continúa siendo una tarea compleja.
En este contexto, investigadores de Sandia National Laboratories, en Estados Unidos, han desarrollado un sistema capaz de almacenar energía solar en un lecho de rocas para utilizarla posteriormente en procesos industriales. La demostración se ha realizado con una tostadora de café convencional, que alcanzó 600 °C gracias al calor previamente almacenado.
La tecnología no emplea energía solar de forma directa durante el tostado. En realidad, utiliza la electricidad generada por paneles fotovoltaicos para calentar un sistema de almacenamiento térmico compuesto por rocas. Más tarde, ese calor se libera de forma controlada hacia la tostadora cuando resulta necesario.
Un «depósito» de calor capaz de durar varios días
Uno de los aspectos más interesantes del proyecto es que el calor no necesita utilizarse inmediatamente después de producirse.
El sistema desarrollado por Sandia funciona como una especie de batería térmica. Durante las horas de mayor producción solar acumula energía en un lecho compacto de piedras especialmente diseñado para soportar altas temperaturas. Posteriormente puede liberar ese calor durante la noche o incluso varios días después.
Esta capacidad resuelve uno de los problemas habituales de la energía solar: la intermitencia. En lugar de depender del sol en tiempo real, la industria puede utilizar el calor cuando realmente lo necesita.
El almacenamiento térmico mediante materiales sólidos como la roca presenta además varias ventajas. Se trata de un material abundante, económico, resistente y de larga vida útil, muy diferente a otros sistemas de almacenamiento que requieren materiales más complejos o costosos.
Una solución pensada para las empresas que ya existen
Uno de los objetivos principales del proyecto no consiste en fabricar nuevas tostadoras, sino en permitir que las actuales puedan seguir funcionando con una fuente de energía completamente distinta.
Los investigadores buscan desarrollar un sistema que pueda instalarse como un módulo adicional sobre tostadoras alimentadas actualmente por gas natural. Esto reduce considerablemente la inversión necesaria para muchas pequeñas empresas, ya que evita sustituir maquinaria perfectamente operativa.
Michael Thomas Coffee, la empresa que participa en el proyecto, destaca precisamente esa ventaja. Los tostadores mantienen el equipo que conocen y dominan, aunque cambian la fuente energética que alimenta el proceso.
En lugares con una elevada disponibilidad solar, como el estado de Nuevo México, donde se registran alrededor de 300 días de sol al año, esta estrategia puede ofrecer una alternativa especialmente interesante para pequeñas industrias alimentarias.
Más rapidez y una mayor uniformidad en el tostado
Durante las pruebas realizadas en las instalaciones solares de Sandia se prepararon distintos perfiles de tostado: claro, medio y oscuro.
Los resultados fueron prometedores. En los tostados más intensos el proceso necesitó algunos minutos menos que utilizando gas convencional.
Los investigadores observaron además otra ventaja importante: la tostadora alcanzaba antes la temperatura de trabajo y también se enfriaba con mayor rapidez. Esto permite iniciar el siguiente lote en menos tiempo y aumentar la productividad diaria.
No era la primera vez que Sandia comprobaba este comportamiento. En 2022 ya sustituyó el propano por energía solar para el tostado de chile verde, reduciendo aproximadamente a la mitad el tiempo del proceso y obteniendo un resultado más uniforme.
En procesos alimentarios donde unos pocos minutos pueden marcar diferencias importantes en la producción diaria, estas mejoras adquieren un gran valor económico.
El calor industrial renovable gana protagonismo
El sector alimentario consume enormes cantidades de calor de proceso para cocinar, secar, pasteurizar, esterilizar o tostar productos.
Según distintos organismos internacionales especializados en energía, una parte muy importante del consumo energético industrial corresponde precisamente a la generación de calor, que todavía depende mayoritariamente de combustibles fósiles.
En los últimos años están apareciendo soluciones basadas en bombas de calor industriales, calderas eléctricas, hidrógeno renovable y almacenamiento térmico. Cada una responde a rangos de temperatura diferentes.
El sistema desarrollado por Sandia resulta especialmente interesante porque alcanza temperaturas elevadas utilizando componentes relativamente sencillos y materiales fáciles de obtener.
Mucho más que café
Los responsables del proyecto no pretenden limitar esta tecnología al café.
Las mismas características que permiten tostar granos de café pueden aplicarse a otros procesos donde se necesita calor intenso y estable durante largos periodos.
Entre las aplicaciones que ya contemplan los investigadores aparecen:
- Tostado de cacao para la industria del chocolate.
- Producción de malta y cereales destinados a la fabricación de cerveza.
- Procesos de secado industrial de alimentos.
- Otras operaciones térmicas presentes en pequeñas y medianas industrias alimentarias.
Sandia trabaja además para proteger la tecnología mediante patente y facilitar su llegada al mercado a través de empresas especializadas y nuevos proyectos emprendedores impulsados por el Departamento de Energía de Estados Unidos.
Potencial
El proyecto demuestra que el almacenamiento térmico puede convertirse en una pieza clave de la transición energética industrial. No todo pasa por acumular electricidad en baterías; guardar calor de forma eficiente también puede ofrecer enormes beneficios.
Tecnologías como esta permiten aprovechar mejor la producción solar, reducir la dependencia del gas y mejorar la competitividad de pequeñas empresas alimentarias sin obligarlas a renovar completamente sus instalaciones.
A medida que aumente la generación renovable y disminuyan los costes de estos sistemas, resulta razonable pensar en fábricas capaces de producir durante el día, la noche o varios días después utilizando únicamente energía solar previamente almacenada. Un cambio que puede parecer discreto, aunque tiene potencial para transformar uno de los sectores que más energía consume en todo el mundo.
Carlos Andrés, alegría Sanchez dice
Muy interesante y desarrollo de tecnología, aprovechando recurso naturales y eliminando el uso de recursos fósiles. Estoy interesado porque soy tostador de café y mi proyecto es un emprendimiento personal. Le compro Cafe directamente a productores en la región de Cauca en Colombia. Municipio de Santander de Quilichao. Cuánto puede costar este equipo?