Una enorme batería térmica hecha con arena: el ingenioso invento para dar calefacción y luz barata a ciudades enteras

La capacidad de las energías renovables sigue avanzando de forma imparable, sobre todo en países como España, donde el pasado mes de febrero se alcanzó, según datos de Red Eléctrica Española, cerca del 60% de toda la electricidad producida gracias a las instalaciones fotovoltaicas y eólicas. Eso incide directamente en los bajos precios de la energía, pero las renovables siguen planteando problemas a resolver a corto plazo, como su intermitencia dependiente de factores climatológicos y su almacenamiento masivo cuando hay exceso de producción.

Hace poco conocíamos los detalles de un sistema basado en pequeñas piedras de grava, colocadas en un lecho rocoso que puede calentarse o enfriarse con aire para almacenar energía en forma de calor. Es una idea con un potencial inmenso, pero no es el único proyecto en ese sentido. Y es que la empresa finesa Polar Night Energy lleva años investigando y haciendo realidad su propia tecnología patentada de baterías de arena.

Al proyecto piloto anunciado en 2022, los fineses acaban de añadir una nueva instalación con una potencia nominal de 1 MW y una capacidad de hasta 100 MWh, suficiente para suministrar la energía térmica necesaria para la calefacción urbana del pequeño municipio finlandés de Pornainen, gestionada por la empresa local Loviisan Lämpö. 

En lugares como Finlandia, esta solución que aprovecha los aportes de las energías renovables para almacenarlos durante semanas es un recurso fundamental para enfrentar los gélidos inviernos árticos, pero también se puede aplicar en otros lugares. En este caso, una red de tuberías se encarga de transportar el calor almacenado en la batería en forma de agua caliente o vapor para calentar viviendas, edificios e incluso piscinas. 

Batería de arena

Estas baterías de arena consisten básicamente en un silo de acero de grandes dimensiones repleto de arena u otro material similar, calentado mediante un intercambiador de calor enterrado en el centro. Durante el proceso, se utilizan los excedentes de electricidad de la red, especialmente durante picos generados por la eólica y la fotovoltaica cuando resulta económicamente más ventajoso.

Las propiedades de la arena, un material asequible y abundante, le permiten alcanzar temperaturas de hasta 1000 °C o incluso más. Gracias a un adecuado aislamiento entre el depósito y el entorno, la energía puede almacenarse durante meses con mínimas pérdidas antes de ser liberada como calor bajo demanda. También podría convertirse nuevamente en electricidad, al menos teóricamente, pero los técnicos de Polar Night Energy sostienen que la modalidad más eficiente de su sistema es la utilización del calor.

El tamaño de los depósitos puede variar y se pueden instalar tanto en superficie como bajo tierra. La primera batería de arena de Polar Night Energy, construida en 2022 en Kankaanpää, al oeste de Finlandia, medía 4 metros de ancho por 7 metros de altura, con 100 toneladas de arena, una potencia nominal de 100 kW y una capacidad total de 8 MWh. 

Tecnología escalable 

Anteriormente, Polar Night Energy también construyó un prototipo de prueba de 3 MWh en Hiedanranta, cerca de Tampere, conectado a una red local de calefacción urbana. Esa instalación inicial le ha servido para probar, validar y optimizar esta ingeniosa solución de almacenamiento térmico, alimentada en su mayor parte por una granja solar de unos 100 metros cuadrados.

Ahora, la compañía finesa afronta su mayor reto hasta la fecha, destinado a probar la escalabilidad de su tecnología. Así, la batería de arena que instalará en Pornaien (conocido como el Hollywood de Finlandia, por los frecuentes rodajes de películas y series) se convertirá en su nuevo estándar. Si todo va según sus planes, les llevaría unos 13 meses terminar la construcción, con el objetivo de tenerla operativa a mediados de 2025.

Con unas dimensiones de 13 metros de alto y 15 de ancho, alcanzará una potencia de salida de 1 MW y una capacidad de 100 MWh. Eso permitirá satisfacer por completo la demanda de calor de esta pequeña ciudad durante una semana en invierno o un mes entero en verano.

De su efectividad depende que se puedan ahorrar, según los cálculos de la compañía, hasta 160 toneladas de emisiones de dióxido de carbono, un 70% menos de lo habitual, y también se evitaría casi la mitad de la quema de astillas de madera. Para lograrlo, los técnicos de la empresa utilizarán esteatita triturada, un subproducto del proceso de fabricación de Tulikivi, empresa especializada en la producción de chimeneas térmicas.

Un material apropiado

Este material, muy habitual en Finlandia y muy apropiado por sus propiedades de conducción y retención térmica, es un ejemplo de la versatilidad de estas baterías ya que, según los responsables de Polar Night Energy, funcionan con cualquier elemento similar a la arena. Lo único que debe cumplir para su uso son unos parámetros termodinámicos y tener la suficiente densidad como para almacenar el calor.

"Siempre elegimos el medio de almacenamiento de energía térmica en función de las necesidades del cliente", asegura Liisa Naskali, directora de operaciones de Polar Night Energy, en un comunicado de prensa. "Examinar y probar distintos materiales es crucial para que utilicemos los más adecuados en cuanto a propiedades, rentabilidad y fomento de la economía circular".

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Lo mejor de esta iniciativa es que ya ha sobrepasado los pasos iniciales y las fases de prueba, y se confirma como una alternativa fiable y barata para el almacenamiento de energía. Según la web de la compañía finesa, los dos productos que intentarán comercializar a partir de ahora son sistemas "con una potencia térmica de 2 MW y una capacidad de 300 MWh, así como otro de 10 MW con una capacidad de 1.000 MWh".

Eso abre la puerta a un almacenamiento masivo en un futuro, aunque los sistemas de calefacción comunitarios, muy habituales en Finlandia, no son tan comunes en países como España. Aún así, una tecnología con tanto potencial como la de las baterías de arena podría cambiar las tornas y hacer mucho más atractiva y accesible la adopción de este tipo de sistemas para calentar barrios y ciudades enteras.