{"id":6972,"date":"2017-09-06T08:39:35","date_gmt":"2017-09-06T14:39:35","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=6972"},"modified":"2017-09-06T08:39:35","modified_gmt":"2017-09-06T14:39:35","slug":"firebricks-ofrecen-almacenamiento-de-bajo-costo-para-energia-libre-de-carbono","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/energias-alternas\/firebricks-ofrecen-almacenamiento-de-bajo-costo-para-energia-libre-de-carbono\/","title":{"rendered":"Firebricks ofrecen almacenamiento de bajo costo para energ\u00eda libre de carbono"},"content":{"rendered":"

En esta configuraci\u00f3n hipot\u00e9tica se representa una aplicaci\u00f3n propuesta del sistema de almacenamiento t\u00e9rmico basado en tijera de ladrillo, donde se acopla a una central nuclear para proporcionar potencia f\u00e1cilmente despachable.La tecnolog\u00eda antigua podr\u00eda utilizarse para nivelar los precios de la electricidad para las energ\u00edas renovables.<\/p>\n

Los firebricks, dise\u00f1ados para soportar altas temperaturas, han sido parte de nuestro arsenal tecnol\u00f3gico durante al menos tres milenios, desde la era de los hititas.\u00a0Ahora, una propuesta de investigadores del MIT muestra que esta antigua invenci\u00f3n podr\u00eda desempe\u00f1ar un papel clave para permitir que el mundo cambie de combustibles f\u00f3siles y conf\u00ede en fuentes de energ\u00eda libres de carbono.<\/p>\n

La idea de los investigadores es hacer uso del exceso de electricidad producido cuando la demanda es baja -por ejemplo, de parques e\u00f3licos cuando soplan fuertes vientos durante la noche- usando calentadores de resistencia el\u00e9ctrica, que convierten la electricidad en calor.\u00a0Estos dispositivos utilizar\u00edan el exceso de electricidad para calentar una gran masa de ladrillos de refrige- raci\u00f3n, que pueden retener el calor durante largos per\u00edodos si est\u00e1n encerrados en una carcasa aislada.\u00a0En un momento posterior, el calor se podr\u00eda utilizar directamente para los procesos industriales, o podr\u00eda alimentar los generadores que lo convierten de nuevo a la electricidad cuando la energ\u00eda es necesaria.<\/p>\n

La tecnolog\u00eda en s\u00ed es vieja, pero su utilidad potencial es un fen\u00f3meno nuevo, provocado por el r\u00e1pido aumento de fuentes de energ\u00eda renovables intermitentes y las peculiaridades de la forma en que se fijan los precios de la electricidad.\u00a0Tecnol\u00f3gicamente, el sistema “podr\u00eda haber sido desarrollado en la d\u00e9cada de 1920, pero no hab\u00eda mercado para \u00e9l entonces”, dice Charles Forsberg, un cient\u00edfico investigador en el Departamento de MIT de Ciencia Nuclear e Ingenier\u00eda y autor principal de un documento de investigaci\u00f3n que describe el plan, que aparece esta semana en el\u00a0Electricity Journal<\/em>\u00a0.<\/p>\n

Forsberg se\u00f1ala que la demanda de calor industrial en los EE.UU. y la mayor\u00eda de las regiones industrializadas es realmente mayor que la demanda total de electricidad.\u00a0Y a diferencia de la demanda de electricidad, que var\u00eda mucho ya menudo impredeciblemente, la demanda de calor industrial es constante y puede hacer uso de una fuente de calor extra siempre que est\u00e9 disponible, proporcionando un mercado casi ilimitado para el calor proporcionado por este sistema basado en firebrick.<\/p>\n

El sistema, que Forsberg llama FIRES (para el almacenamiento de energ\u00eda calentada por resistencia de FIrebrick), elevar\u00eda en efecto el precio m\u00ednimo de la electricidad en el mercado de servicios p\u00fablicos, que actualmente puede caer a casi cero en momentos de alta producci\u00f3n, como el medio de un d\u00eda soleado cuando las salidas de la planta solar est\u00e1n en su apogeo.<\/p>\n

Los precios de la electricidad se determinan con un d\u00eda de antelaci\u00f3n, con un precio por separado para cada segmento de una hora del d\u00eda.\u00a0Esto se hace a trav\u00e9s de un sistema de subasta entre los productores y los distribuidores de energ\u00eda.\u00a0Los distribuidores determinan la cantidad de energ\u00eda que esperan necesitar durante cada hora, y los proveedores hacen una oferta bas\u00e1ndose en sus costos esperados para producir ese poder.\u00a0Dependiendo de las necesidades en un momento dado, estos precios pueden ser bajos, si s\u00f3lo se necesitan plantas de gas natural de base, por ejemplo, o pueden ser mucho m\u00e1s altos si la demanda requiere el uso de plantas de “pico” mucho m\u00e1s caras.\u00a0Al final de cada subasta, los distribuidores calculan cu\u00e1ntas de las ofertas ser\u00e1n necesarias para satisfacer la demanda proyectada, y el precio que se pagar\u00e1 a todos los proveedores ser\u00e1 determinado por la oferta con precio m\u00e1s alto de todas las aceptadas esa hora.<\/p>\n

Pero ese sistema puede conducir a resultados extra\u00f1os cuando el poder que es muy barato de producir -el solar, el viento y la energ\u00eda nuclear, cuyos costos operativos reales son muy peque\u00f1os- puede suministrar lo suficiente para satisfacer la demanda.\u00a0Entonces, el precio que los proveedores obtienen por la energ\u00eda puede ser cercano a cero, haciendo que las plantas sean antiecon\u00f3micas.<\/p>\n

Pero al desviar gran parte de ese exceso de producci\u00f3n al almacenamiento t\u00e9rmico calentando una gran masa de ladrillos de fuegos, vendiendo ese calor directamente o utilizando para impulsar turbinas y producir energ\u00eda m\u00e1s tarde cuando es necesario, FIRES podr\u00eda establecer un l\u00edmite inferior al precio de mercado para electricidad, lo que probablemente ser\u00eda sobre el precio del gas natural.\u00a0Esto, a su vez, podr\u00eda ayudar a que las fuentes de energ\u00eda libres de carbono, como la solar, e\u00f3lica y nuclear, sean m\u00e1s rentables y, por lo tanto, fomenten su expansi\u00f3n.<\/p>\n

El colapso de los precios de la electricidad debido a la expansi\u00f3n de la energ\u00eda no f\u00f3sil ya est\u00e1 ocurriendo y seguir\u00e1 aumentando a medida que aumenten las instalaciones de energ\u00eda renovable.\u00a0“En los mercados de electricidad como Iowa, California y Alemania, el precio de la electricidad cae a casi cero en momentos de alta potencia e\u00f3lica o solar”, dice Forsberg.\u00a0Una vez que la capacidad de generaci\u00f3n suministrada por la energ\u00eda solar alcance aproximadamente el 15 por ciento de la mezcla generadora total, o cuando la energ\u00eda e\u00f3lica alcance el 30 por ciento del total, la construcci\u00f3n de tales instalaciones puede volverse no rentable a menos que haya una capacidad de almacenamiento suficiente para absorber el exceso para m\u00e1s tarde utilizar.<\/p>\n

En la actualidad, las opciones para almacenar el exceso de electricidad se limitan esencialmente a las bater\u00edas oa los sistemas hidroel\u00e9ctricos bombeados.\u00a0Por el contrario, el sistema de almacenamiento t\u00e9rmico de briqueta de tecnolog\u00eda de baja tecnolog\u00eda costar\u00eda entre una d\u00e9cima y una cuadrag\u00e9sima, como cualquiera de esas opciones, dice Forsberg.<\/p>\n

Firebrick en s\u00ed es s\u00f3lo una variante de los ladrillos ordinarios, hechos de arcillas que son capaces de soportar temperaturas mucho m\u00e1s altas, que van hasta 1.600 grados Celsius o m\u00e1s.\u00a0Pr\u00e1cticamente suciedad barata de producir – la arcilla es, despu\u00e9s de todo, s\u00f3lo un tipo particular de suciedad – tales ladrillos de alta temperatura se han encontrado en los sitios arqueol\u00f3gicos que datan de alrededor de hace 3.500 a\u00f1os, como en los hornos de fundici\u00f3n de hierro construido por los hititas en lo que ahora es Turqu\u00eda.\u00a0El hecho de que estos ladrillos hayan sobrevivido hasta ahora atestigua su durabilidad.<\/p>\n

Hoy en d\u00eda, mediante la variaci\u00f3n de la composici\u00f3n qu\u00edmica de la arcilla, ladrillo de fuego se puede hacer con una variedad de propiedades.\u00a0Por ejemplo, los ladrillos que se colocar\u00e1n en el centro del ensamblaje podr\u00edan tener una conductividad t\u00e9rmica alta, de manera que puedan absorber f\u00e1cilmente el calor de los calentadores de resistencia.\u00a0Estos ladrillos podr\u00edan f\u00e1cilmente dejar que el calor al aire fr\u00edo que sopl\u00f3 a trav\u00e9s de la masa para llevar el calor para uso industrial.\u00a0Pero los ladrillos utilizados para las partes exteriores de la estructura podr\u00edan tener una conductividad t\u00e9rmica muy baja, creando as\u00ed una cubierta aislante para ayudar a retener el calor de la pila central.<\/p>\n

El l\u00edmite actual de FIRES es el calentador de resistencia.\u00a0Forsberg sugiere que los propios ladrillos podr\u00edan hacerse el\u00e9ctricamente conductores, de modo que podr\u00edan actuar como calentadores resistentes de bajo costo por s\u00ed solos, produciendo y almacenando el calor.\u00a0Un material prometedor para estos ladrillos es el carburo de silicio, que ya se produce a grandes escalas para usos tales como papel de lija.\u00a0China produce actualmente alrededor de un mill\u00f3n de toneladas al a\u00f1o, dice Forsberg.<\/p>\n

Convertir ese calor en electricidad es un desaf\u00edo t\u00e9cnico m\u00e1s grande, por lo que probablemente ser\u00eda una versi\u00f3n de pr\u00f3xima generaci\u00f3n del sistema FIRES, dice.\u00a0Eso es porque la producci\u00f3n de electricidad con las turbinas convencionales utilizadas para las centrales el\u00e9ctricas de gas natural requiere una temperatura mucho m\u00e1s alta.\u00a0Mientras que el calor del proceso industrial es viable a alrededor de 800 C, dice, las turbinas necesitan aire comprimido calentado a por lo menos 1,600 C. Los calentadores de resistencia ordinarios no pueden ir tan alto, y tales sistemas tambi\u00e9n necesitar\u00e1n un recipiente de contenci\u00f3n de presi\u00f3n para manejar las necesidades presi\u00f3n del aire.\u00a0Pero la ventaja ser\u00eda grande: duplicar la temperatura de operaci\u00f3n reducir\u00eda en la mitad el costo del calor producido, dice Forsberg.<\/p>\n

El siguiente paso, seg\u00fan Forsberg, ser\u00e1 establecer algunas unidades prototipo a gran escala para probar los principios en condiciones reales, algo que espera que ocurra en 2020. “Estamos encontrando los clientes adecuados para esas unidades iniciales”, agreg\u00f3 Forsberg. dice, lo que probablemente ser\u00eda una empresa como una refiner\u00eda de etanol, que utiliza una gran cantidad de calor, situado cerca de una instalaci\u00f3n de turbina e\u00f3lica considerable.<\/p>\n

“Creo que FIRES es un enfoque innovador para resolver un problema real de la red de energ\u00eda”, dice Regis Matzie, el actual Jefe T\u00e9cnico Jefe de Westinghouse Electric, que no particip\u00f3 en este trabajo.\u00a0La forma en que se determinan los precios de la electricidad en este pa\u00eds produce un “mercado de electricidad sesgado [que] produce precios de mercado bajos o incluso negativos cuando una parte significativa de la energ\u00eda el\u00e9ctrica en la red es proporcionada por energ\u00edas renovables”.\u00a0“Una manera muy positiva de corregir esta tendencia ser\u00eda desplegar una manera econ\u00f3mica de almacenar la energ\u00eda generada durante los precios bajos del mercado de electricidad, por ejemplo, cuando las energ\u00edas renovables est\u00e1n generando una gran cantidad de electricidad y luego liberar esta energ\u00eda almacenada cuando los precios del mercado son altos … FIRES provee una manera potencialmente econ\u00f3mica de hacer esto,<\/p>\n

El equipo de investigaci\u00f3n incluy\u00f3 a los estudiantes graduados del MIT Daniel Stack, Daniel Curtis, Geoffrey Haratyk y el reci\u00e9n graduado Nestor Sepulveda MS ’14.<\/p>\n

Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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