Muchas industrias usan procesos intensivos en calor que generalmente requieren la quema de combustibles fósiles, pero está surgiendo una sorprendente alternativa de combustible verde en forma de polvo metálico. El polvo de hierro barato y muy fino se quema fácilmente a altas temperaturas, liberando energía a medida que se oxida en un proceso que no emite carbono y que produce un óxido de hierro, que se puede recoger fácilmente, como única emisión.
Si quemar polvo metálico como combustible suena extraño, la siguiente parte del proceso será aún más sorprendente. Ese óxido puede ser recuperado directamente como polvo de hierro con electricidad, y si se hace usando energía solar, eólica u otros sistemas de generación de energía sin carbono, se termina con un ciclo totalmente libre de carbono. El hierro actúa como una especie de batería limpia para los procesos de combustión, cargándose a través de uno de varios medios, incluyendo la electrólisis, y descargándose en llamas y calor.
Recientemente, la cervecería familiar Swinkels en los Países Bajos se ha convertido en la primera empresa en el mundo en poner este proceso en funcionamiento a escala industrial.
La empresa ha estado trabajando con el Consorcio Metal Power e investigadores de la Universidad Técnica de Eindhoven para instalar un sistema de combustible de hierro cíclico en su cervecería de Baviera que es capaz de proporcionar todo el calor necesario para unos 15 millones de vasos de cerveza al año.
Estamos enormemente orgullosos de ser la primera empresa en probar este nuevo combustible a escala industrial para ayudar a acelerar la transición de la energía. Como empresa familiar, invertimos en una economía sostenible y circular porque pensamos en términos de generaciones, no de años. Combinamos esta forma de pensar con conocimientos de alta calidad en la colaboración con el Consorcio Metal Power. A través de esta innovadora tecnología, queremos que nuestro proceso de elaboración de cerveza sea menos dependiente de los combustibles fósiles. Seguiremos invirtiendo en esta innovación.
Peer Swinkels, CEO de Royal Swinkels Family Brewers.
Como medio de almacenamiento de energía limpia quemable, las ventajas del polvo de hierro incluyen el hecho de que es barato y abundante, el hecho de que es fácil de transportar y tiene una buena densidad de energía, su alta temperatura de combustión de hasta 1.800 °C, y el hecho de que (a diferencia del hidrógeno, por ejemplo) no necesita ser refrigerado criogénicamente, ni pierde energía durante largos períodos de almacenamiento.
La eficiencia del ciclo de energía de ida y vuelta de este sistema depende de los procesos usados para poner la energía en el hierro en el proceso de regeneración. La electrólisis de alta eficiencia de óxido de hierro puede almacenar hasta un 80% de su energía de entrada en el combustible de hierro, según este estudio de 2018 – una cifra similar a la que se obtiene con la moderna división de hidrógeno.
Si bien estamos orgullosos de este enorme hito, también miramos hacia el futuro. Ya hay un proyecto de seguimiento que tiene como objetivo realizar un sistema de 1 MW en el que también trabajamos en la mejora técnica del sistema. También estamos haciendo planes para un sistema de 10 MW que debería estar listo en 2024. Nuestra ambición es convertir las primeras centrales eléctricas de carbón en centrales sostenibles de combustible de hierro para el 2030.
Chan Botter, grupo SOLID, Universidad Técnica de Eindhoven.
El uso de este tipo de proceso cíclico para generar electricidad podría acercarse a una eficiencia teórica de alrededor del 40%. Podría parecer un poco extraño generar energía renovable y luego tirar el 60% de ella en forma de procesos ineficientes de generación con turbinas de vapor, pero esto podría terminar siendo una forma flexible y rentable de capturar, distribuir e incluso exportar la energía renovable que se genera en momentos cuando no hay demanda para que se alimente directamente en la red.
El paso del polvo de hierro por la infraestructura de generación de energía existente, que podría necesitar simplemente una adaptación para hacer frente a un proceso de combustión diferente, permitiría crear una red eléctrica muy limpia, pero que respondiera a las necesidades de la carga, que podría funcionar con un depósito de materia prima fácil de almacenar, transportada en camiones, ya sea de operaciones de regeneración de energía limpia y renovable, como se ha descrito anteriormente, o de cualquier número de operaciones de fabricación industrial.
La economía determinará eventualmente cuán lejos llega esta idea, por supuesto, y eso sigue siendo cuestionado en esta etapa temprana. Pero la idea parece tener algunas ventajas sobre el hidrógeno, la hidráulica bombeada, las baterías o el almacenamiento de energía cinética, dependiendo de para qué se esté usando, y es una idea interesante que habrá que tener en cuenta.
Más información: swinkelsfamilybrewers.com – www.tue.nl
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