Universidad
Politécnica de Madrid

Almacenar energía en silicio fundido, un reto liderado desde Europa por la UPM

A través del Instituto de Energía Solar, la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) coordina AMADEUS, proyecto del programa Horizonte 2020 que lidera en Europa el desarrollo de nuevos dispositivos de almacenamiento basados en el silicio fundido.

14.01.2019

La posibilidad de almacenar energía en silicio fundido como base para crear nuevos dispositivos que permitan acumular energía de forma más compacta y eficiente es algo de lo que se ha hablado mucho en las últimas semanas, a raíz de un trabajo publicado por el Massachusets Institute of Technology de Estados Unidos (MIT). Sin embargo, la investigación desarrollada en este importante centro americano no es la única que está en marcha en este sentido. El proyecto europeo AMADEUS, coordinado por investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) lidera los estudios europeos en este campo.

A diferencia del concepto desarrollado por el MIT, en AMADEUS se almacena energía en el cambio de fase de sólido a líquido del silicio. De ese modo, los investigadores aprovechan el elevado calor latente de cambio de fase del silicio, que supera en 10 veces la capacidad de almacenamiento de las sales fundidas. “En nuestro concepto el silicio no se mueve, y cambia de estado sólido a líquido en un único tanque, por lo que siempre se encuentra a temperaturas cercanas a la del punto de fusión (1414ºC)", explica Alejandro Datas, investigador del Instituto de Energía Solar de la UPM y coordinador científico del proyecto.

El almacenamiento directo de energía solar en plantas termosolares, o la integración del almacenamiento eléctrico y la cogeneración en domicilios y distritos son sólo algunas de las aplicaciones que podrían tener los nuevos dispositivos resultantes del proyecto AMADEUS, que cuenta con financiación de la convocatoria Future Emnerging Technologies (FET) del programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea y que está ya en su segundo año de andadura, de los tres inicialmente previstos para su duración.

Con un presupuesto de 3,3 millones de euros AMADEUS (Next Generation Materials and Solid State Devices for Ultra High Temperature Energy Storage and Conversion) investiga nuevos materiales y dispositivos que permitan almacenar energía a temperaturas en el rango de los 1000 y 2000 ºC. De esta forma, se pretende romper con la barrera de los 600ºC, raramente superada por los sistemas actuales empleados en centrales termosolares.

Para conseguirlo, los expertos están trabajando con distintos aleados metálicos de silicio y boro, que funden a temperaturas superiores a los 1385ºC y que permitirán almacenar entre 2 y 4 MJ/kg, “un orden de magnitud superior a la de las sales empleadas actualmente”, añade el investigador de la UPM.
Además, se están estudiando los materiales necesarios para contener estos metales fundidos durante largos periodos de tiempo y lograr un buen aislamiento térmico, así como los dispositivos para lograr una conversión eficiente del calor almacenado en electricidad.

Dispositivos que toman como base tecnología UPM

El proyecto investigará un nuevo concepto (patentado por investigadores de la UPM) que combina los efectos termiónico y fotovoltaico para lograr la conversión directa del calor en electricidad. A diferencia de las máquinas térmicas convencionales, este sistema no requiere contacto físico con la fuente térmica, ya que se basa en la emisión directa de electrones (efecto termiónico) y de fotones (efecto termofotovoltaico).

“De tener éxito en su desarrollo, estos nuevos dispositivos no sólo podrán trabajar a temperaturas muy elevadas, sino que también permitirán simplificar y abaratar drásticamente el sistema, ya que no requieren de un fluido caloportador, ni de tuberías e intercambiadores de calor, que a día de hoy, suponen gran parte del coste de estas instalaciones”, explica Alejandro Datas para quien ésta es otra de las principales diferencias de la investigación llevada a cabo por la UPM y la que se ha desarrollado en el MIT.

Además de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el proyecto AMADEUS colaboran otros seis socios de cinco países europeos, con experiencia en campos tan diversos como la metalurgia, el aislamiento térmico, la dinámica de fluidos y dispositivos semiconductores.

El consorcio de investigación cuenta también con la participación del Consejo Nacional de Investigación de Italia, el Instituto de Investigación de la Fundición de Polonia, la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, el Centro Hellas para la Investigación y la Tecnología de Grecia, la Universidad de Stuttgart de Alemania, y la compañía IONVAC Process SRL de Italia.