El crecimiento de las energías renovables plantea un desafío
técnico clave: cómo almacenar la energía generada en momentos de alta
producción para utilizarla cuando no hay disponibilidad directa, como
durante la noche o en días nublados. Mientras las baterías electroquímicas como
las de litio han dominado la conversación sobre almacenamiento, existen otras
estrategias que no almacenan electricidad, sino energía térmica, y que
pueden ser igual o más eficientes para ciertos usos. Entre ellas, una de las
más prometedoras es el uso de sales hidratadas como materiales de cambio de
fase (PCM, por sus siglas en inglés).
Las sales hidratadas son compuestos iónicos que, al
estar unidos a moléculas de agua, forman estructuras cristalinas estables.
Durante su deshidratación, estas sales absorben una cantidad
significativa de calor, que queda almacenado en forma de energía latente.
Este calor puede liberarse más tarde cuando la sal se rehidrata, es
decir, cuando vuelve a absorber agua y regresa a su estado cristalino original.
Este ciclo es reversible y reutilizable, lo que convierte a estos
materiales en baterías térmicas ideales para aplicaciones donde el calor
es el recurso valioso.
Cuando una sal hidratada como el sulfato de sodio
decahidratado (Na₂SO₄·10H₂O) se calienta, comienza a perder agua de
cristalización en un proceso endotérmico. Esta transición de fase no
implica un cambio de estado físico como en los materiales sólidos-líquidos (por
ejemplo, la parafina), pero sí un cambio estructural, lo que también permite almacenar
calor latente. Al enfriarse, la sal puede reabsorber agua del ambiente o
de una fuente controlada, liberando calor durante el proceso exergónico.
Este tipo de almacenamiento es especialmente útil en los sistemas
solares térmicos, donde el calor captado por colectores solares puede
almacenarse durante el día y liberarse por la noche para calefacción, agua
caliente o incluso generación eléctrica.
Uno de los ejemplos más conocidos en el uso de sales
hidratadas como almacenamiento térmico es el proyecto TESSe2b,
financiado por la Unión Europea bajo el programa Horizon 2020. Este sistema,
probado en varios edificios piloto en Europa (Portugal, Noruega, Rumania),
utiliza un sistema compacto de sales hidratadas encapsuladas que se
combinan con bombas de calor y colectores solares para proporcionar calefacción
y refrigeración doméstica eficiente. En el sitio piloto de Évora
(Portugal), el uso de este sistema redujo el consumo energético de calefacción
en más de un 30 %, al almacenar el calor del día para uso nocturno.
Otro caso emblemático se encuentra en la ciudad de Londres,
donde el edificio “Cambridge House” utiliza un sistema basado en cloruro
de calcio hexahidratado (CaCl₂·6H₂O) como parte de su estrategia de
calefacción sostenible. Este material tiene un punto de transición alrededor de
los 29 °C, ideal para aplicaciones de confort térmico. Encapsulado en paneles
modulares integrados en paredes y suelos, el sistema permite estabilizar la
temperatura interior sin necesidad de calefacción eléctrica o a gas en muchas
condiciones climáticas.
En el ámbito industrial, la empresa Sunamp, con sede
en Escocia, ha desarrollado una línea comercial de productos llamados “UniQ”,
que utilizan sales hidratadas en cápsulas para almacenar energía térmica. Estos
dispositivos se integran con sistemas solares térmicos o eléctricos y pueden
liberar calor bajo demanda para agua caliente sanitaria, calefacción o procesos
industriales de baja temperatura. El sistema es compacto y ha sido adoptado en
viviendas, hospitales y escuelas en el Reino Unido.
El uso de sales hidratadas presenta varias ventajas
importantes. En primer lugar, tienen una alta densidad de almacenamiento
térmico, lo que significa que pueden almacenar grandes cantidades de
energía en pequeños volúmenes. Además, su costo es bajo, ya que muchas
de estas sales son subproductos de procesos industriales, como el sulfato de
sodio proveniente de la fabricación de vidrio o detergentes.
También son materiales no tóxicos y relativamente seguros,
siempre que se mantenga el sistema sellado para evitar la pérdida de agua por
evaporación. Este es, de hecho, uno de los principales desafíos técnicos: la
estabilidad a largo plazo del ciclo de hidratación-deshidratación. En
ciclos repetidos, algunas sales pueden formar aglomerados o perder eficiencia
debido a la cristalización incongruente. Para mitigar esto, se han desarrollado
soluciones como encapsulación en polímeros, adición de agentes
nucleantes o uso de matrices porosas que mantienen la estructura estable.
Otra limitación potencial es el control preciso de la
humedad, ya que la rehidratación depende de la disponibilidad de agua
líquida o vapor. Sin embargo, en sistemas cerrados y bien diseñados, estos
problemas se pueden gestionar con eficiencia.
Con el avance de las redes inteligentes de energía
(smart grids), el uso de baterías térmicas basadas en sales hidratadas se
perfila como una alternativa viable para equilibrar la demanda energética en
zonas residenciales e industriales. Al actuar como un almacén de calor,
estas baterías pueden reducir picos de consumo eléctrico, mejorar la
eficiencia global del sistema y permitir una mayor penetración de energías
renovables intermitentes como la solar.
Además, su integración en edificios puede aportar beneficios
adicionales, como la reducción del tamaño de los sistemas de calefacción
tradicionales y una mayor autonomía energética, especialmente en
regiones rurales o alejadas de la red eléctrica.
Los cristales de sales hidratadas representan una
tecnología madura, eficiente y cada vez más utilizada para el almacenamiento
térmico en sistemas de energía solar. Su capacidad de almacenar y liberar
calor de forma cíclica los convierte en baterías térmicas confiables y
sostenibles, aptas tanto para aplicaciones residenciales como industriales.
A medida que la transición energética avanza, estas soluciones basadas en
principios químicos sencillos pero poderosos jugarán un papel fundamental en la
construcción de un modelo energético más flexible, limpio y resiliente.
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