Una tecnología que se remonta a la Edad de Bronce puede ofrecer una solución rápida y económica para ayudar a alcanzar el objetivo climático de las Naciones Unidas de cero emisiones netas para 2050.
Según una reciente investigación dirigida por científicos de Stanford y publicada PNAS Nexus, la tecnología implica ensamblar ladrillos que absorben el calor en un contenedor aislado, donde pueden almacenar el calor generado por la energía solar o eólica para su uso posterior a las temperaturas requeridas para los procesos industriales. Luego, el calor se puede liberar cuando sea necesario haciendo pasar aire a través de canales en las pilas de “ladrillos refractarios”, lo que permite que las fábricas de cemento, acero, vidrio y papel funcionen con energía renovable incluso cuando el viento y la luz solar no estén disponibles.
Estos sistemas, que varias empresas han comenzado a comercializar recientemente para el almacenamiento de calor industrial, son una forma de almacenamiento de energía térmica. Los ladrillos están hechos de los mismos materiales que los ladrillos aislantes que recubrían los hornos primitivos y los hornos de fabricación de hierro hace miles de años. Para optimizar el almacenamiento de calor en lugar del aislamiento, los materiales se combinan en diferentes cantidades.
Las baterías pueden almacenar electricidad de fuentes renovables y proporcionar electricidad para generar calor según la demanda. “La diferencia entre el almacenamiento con ladrillos refractarios y el almacenamiento con baterías es que los primeros almacenan calor en lugar de electricidad y cuestan una décima parte del precio de las baterías”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Mark Z. Jacobson, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Escuela de Sostenibilidad y la Escuela de Ingeniería Doerr de Stanford. “Los materiales también son mucho más simples. Básicamente son solo los componentes de la tierra”.
Muchas industrias requieren calor a alta temperatura para la fabricación. Las temperaturas en las fábricas deben alcanzar al menos 1,300 grados Celsius para producir cemento, y 1,000 C o más para la fabricación de vidrio, hierro y acero. Hoy en día, aproximadamente el 17% de todas las emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo provienen de la quema de combustibles fósiles para producir calor para procesos industriales, según los cálculos de Jacobson y el coautor Daniel Sambor. La generación de calor industrial a partir de fuentes renovables podría eliminar prácticamente estas emisiones.
“Al almacenar energía en la forma más cercana a su uso final, se reducen las ineficiencias en la conversión de energía”, dijo Sambor, investigador postdoctoral en ingeniería civil y ambiental. “En nuestro campo, a menudo se dice que ‘si quieres duchas calientes, almacena agua caliente, y si quieres bebidas frías, almacena hielo’; por lo que este estudio se puede resumir como ‘si necesitas calor para la industria, almacénalo en ladrillos refractarios'”.
Los investigadores se propusieron examinar el impacto del uso de ladrillos refractarios para almacenar la mayor parte del calor de los procesos industriales en 149 países en un futuro hipotético en el que cada país haya realizado la transición a la energía eólica, geotérmica, hidroeléctrica y solar para todos los fines energéticos. Los 149 países son responsables del 99.75% de las emisiones globales de dióxido de carbono provenientes de combustibles fósiles. “El nuestro es el primer estudio que examina una transición a gran escala de la energía renovable con ladrillos refractarios como parte de la solución”, dijo Jacobson. “Descubrimos que los ladrillos refractarios permiten una transición más rápida y económica a las energías renovables, y eso beneficia a todos en términos de salud, clima, empleo y seguridad energética”.
El equipo utilizó modelos informáticos para comparar los costos, las necesidades de tierra, los impactos en la salud y las emisiones involucradas en dos escenarios para un futuro hipotético en el que 149 países en 2050 utilizan energías renovables para todos los fines energéticos. En un escenario, los ladrillos refractarios proporcionan el 90% del calor de los procesos industriales. En el otro, no hay adopción de ladrillos refractarios u otras formas de almacenamiento de energía térmica para procesos industriales. En el escenario sin ladrillos refractarios, los investigadores asumieron que el calor para los procesos industriales provendría de hornos eléctricos, calentadores, calderas y bombas de calor, y se utilizarían baterías para almacenar electricidad para esas tecnologías.
Los investigadores descubrieron que el escenario con ladrillos refractarios podría reducir los costos de capital en US$1.27 billones en los 149 países en comparación con el escenario sin almacenamiento con ladrillos refractarios, al tiempo que reduce la demanda de energía de la red y la necesidad de capacidad de almacenamiento de energía de las baterías.
