En Barcelona investigan el potencial de la ceniza volcánica de la Isla de la Palma cómo material alternativo y sostenible para el almacenamiento térmico de energía

Actualizado: 05/07/2024

A menudo, la noticia de que una zona se ha visto cubierta por ceniza volcánica no es motivo de celebración. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Barcelona han descubierto que esta posee una combinación única de propiedades útiles, lo que la convierte en un medio de almacenamiento de energía extremadamente eficaz.

Ceniza volcánica: La batería más económica para el almacenamiento de energía solar

Históricamente, hemos explorado opciones económicas para el almacenamiento de energía térmica y, en otras ocasiones, baterías térmicas de alta eficiencia que operan a temperaturas extremadamente altas. Los materiales más abundantes han sido utilizados en los dispositivos más baratos, mientras que otros pueden manejar temperaturas extraordinariamente altas usando materiales como el estaño líquido y compuestos de carbono. La ceniza volcánica, sin embargo, podría ofrecer una solución intermedia ideal para ciertas aplicaciones.

Aplicaciones en energía solar concentrada

El foco principal de un nuevo estudio publicado en el Journal of Energy Storage es la energía solar concentrada, que no debe confundirse con los paneles fotovoltaicos. Nos referimos a esas torres en los desiertos rodeadas de enormes filas de espejos parabólicos que siguen precisamente el movimiento del sol y reflejan su luz hacia un único punto.

En este punto, los rayos concentrados generan un calor tremendo, a menudo superior a los 1.000 °C. Este calor puede utilizarse directamente para producir electricidad (generalmente mediante una turbina de vapor) o almacenarse para su uso posterior calentando algún tipo de batería térmica. Muchas de estas instalaciones utilizan sales fundidas para este fin, dado que sus propiedades térmicas permiten un almacenamiento y recuperación eficientes del calor a altas temperaturas.

a) Muestra de ceniza volcánica tal como se recibió, b) crisoles de alúmina con Sal Solar fundida (derecha) y Sal Solar fundida en contacto con ceniza volcánica (izquierda), c) tableta de ceniza volcánica, y d) después de 1.000 ciclos entre 250 °C –750°C

Desventajas de las sales fundidas

Aunque las sales fundidas son efectivas, tienen importantes inconvenientes: pueden ser increíblemente corrosivas, desgastando los equipos y reduciendo la vida útil de las instalaciones. Además, son costosas de producir y a veces se solidifican a temperaturas más bajas, complicando su manejo.

La alternativa de la ceniza volcánica

Cuando el volcán de La Palma en las Islas Canarias entró en erupción en 2021, la zona circundante quedó cubierta por 200 millones de metros cúbicos de roca ígnea y residuos de ceniza. No solo es abundante, sino que también es económica, ya que gran parte de la ceniza volcánica se utiliza en proyectos de ingeniería civil como material de relleno de bajo coste. Sin embargo, los investigadores de Barcelona quisieron probar su potencial como medio de almacenamiento de calor, por lo que la compactaron en píldoras y la sometieron a ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento entre 250 y 750 °C durante 1.000 ciclos.

Resultados prometedores

Descubrieron que la ceniza mostraba una excelente conductividad térmica y capacidad calorífica, además de mantenerse física y químicamente estable, exhibiendo solo un 0.54% de ganancia de masa por oxidación a través de los mil ciclos.

Además, es adecuada para su uso como ‘receptor abierto’, donde los rayos solares concentrados se dirigen directamente a una estructura construida con la ceniza, permitiendo operaciones a temperaturas superiores con una alta eficiencia en la conversión de calor a electricidad.

«La ceniza volcánica de la Isla de La Palma«, escriben los investigadores, «tiene un enorme potencial para ser un material alternativo y sostenible en el campo del almacenamiento térmico de energía (TES)… Ofreciendo soluciones rentables y posibles ahorros en el almacenamiento de energía«. Además, encontraron que funciona bien en conjunto con las sales fundidas, suavizando los efectos corrosivos de las sales y almacenando suficiente calor para mitigar su tendencia a solidificarse, todo a un bajo coste. Separadas en tanques que utilizan sales fundidas para la transferencia de calor, la ceniza puede realizar esta última función casi igual de bien.

Más información: www.sciencedirect.com