"Algo muy finlandés": Gran batería de arena para almacenar energía eólica y solar utilizando esteatita triturada

El proyecto también se ajusta a los planes de Pornainen de neutralidad de carbono.
El proyecto también se ajusta a los planes de Pornainen de neutralidad de carbono. Derechos de autor Marjaana Malkamäki
Derechos de autor Marjaana Malkamäki
Por Lottie Limb
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Este artículo se publicó originalmente en inglés

La batería podrá almacenar la demanda de calor de una semana en invierno: ¿cómo funciona?

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Una enorme batería de arena reducirá drásticamente las emisiones de carbono de una ciudad finlandesa.

La unidad de almacenamiento a escala industrial de Pornainen, al sur de Finlandia, será la mayor batería de arena del mundo cuando entre en funcionamiento dentro de un año.

Capaz de almacenar 100 MWh de energía térmica procedente de fuentes solares y eólicas, permitirá a los habitantes eliminar el petróleo de su red de calefacción urbana, lo que contribuirá a reducir las emisiones en casi un 70%.

"Es emocionante construir un almacén de energía térmica a gran escala, que también actuará como planta de producción primaria en la red de calefacción urbana de Pornainen", afirma Liisa Naskali, Directora de Operaciones de Polar Night Energy, la empresa que está detrás de la innovación.

"Es un paso importante en la ampliación de la tecnología de las baterías de arena".

Las baterías de arena crecen en Finlandia

La nueva batería de arena de 1 MW tiene un precursor. En mayo de 2022, Polar Night Energy instaló un diseño más pequeño en una central eléctrica de la ciudad de Kankaanpää.

Lanzado justo cuando Rusia cortó el suministro de gas en represalia por la entrada de Finlandia en la OTAN, el proyecto fue un oportuno ejemplo de cómo la energía renovable podía aprovecharse de una nueva forma.

Euronews Green habló anteriormente con los jóvenes fundadores finlandeses, Tommi Eronen y Markku Ylönen, que diseñaron la tecnología.

La arena del interior del silo de la central eléctrica de Vatajankoski, en Kankaanpää, puede almacenar calor a unos 500C durante varios meses.
La arena del interior del silo de la central eléctrica de Vatajankoski, en Kankaanpää, puede almacenar calor a unos 500C durante varios meses.Polar Night Energy

"Hablábamos de cómo -si tuviéramos la libertad de diseñar una comunidad para nosotros- ¿cómo podríamos resolver el problema de la energía en un entorno tan reducido?". dijo Markku sobre la inspiración detrás de Polar Night Energy en 2018.

"Entonces, bastante rápido, especialmente aquí en el norte, te encuentras con el problema del almacenamiento de energía si estás tratando de producir la energía lo más limpia posible".

Los amigos empezaron a jugar con ideas, aterrizando en la arena como una forma asequible de almacenar la abundante electricidad generada cuando el sol brilla, o el viento sopla a gran velocidad.

Resulta que los granos de arena son sorprendentemente espaciosos cuando se trata de almacenar energía.

Encontrar una forma de almacenar estas energías renovables variables es el quid de la cuestión para aprovechar todo su potencial. Las baterías de litio funcionan bien para aplicaciones específicas, explica Markku, pero, aparte de sus problemas medioambientales y su coste, no pueden absorber una gran cantidad de energía.

Resulta que los granos de arena son sorprendentemente espaciosos cuando se trata de almacenar energía.

La batería de arena de Pornainen será unas 10 veces mayor que la que aún funciona en la central eléctrica de Vatajankoski, en Kankaanpää. La empresa ya había conectado una planta piloto a la red de calefacción urbana de la ciudad de Tampere.

¿Cómo funcionan exactamente las baterías de arena?

Para empezar, se trata de una estructura bastante sencilla, explica Polar Night Energy sobre su prototipo. Una torre alta se llena de arena de baja calidad y se carga con el calor del exceso de electricidad solar y eólica.

Esto funciona mediante un proceso llamado calentamiento resistivo, por el que se genera calor a través de la fricción creada cuando una corriente eléctrica pasa a través de cualquier material que no sea un superconductor. A continuación, el aire caliente circula por el contenedor a través de un intercambiador de calor.

Los investigadores utilizan modelos de transferencia de calor "bastante complejos" dentro del sistema de tuberías para almacenar y liberar energía.
Los investigadores utilizan modelos de transferencia de calor "bastante complejos" dentro del sistema de tuberías para almacenar y liberar energía.Polar Night Energy

La arena puede almacenar calor a unos 500ºC durante varios días o incluso meses, lo que supone un valioso almacén de energía más barata durante el invierno. Cuando es necesario, la batería descarga el aire caliente, que calienta el agua en la red de calefacción urbana. En Kankaanpää, por ejemplo, se aprovechan las viviendas, las oficinas e incluso la piscina local.

"En realidad, no hay nada complicado", explica Markku. "La parte compleja ocurre en el ordenador; necesitamos saber cómo se mueve la energía, o el calor, dentro del almacenamiento, para saber en todo momento cuánta hay disponible y a qué ritmo podemos descargarla y cargarla".

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¿Cómo servirá la batería de arena a los habitantes de Pornainen?

Tras haber perfeccionado sus algoritmos de carga, Polar Night Energy está lista para ampliar la tecnología de almacenamiento en Pornainen.

Una vez terminada, la nueva batería se integrará en la red de Loviisan Lämpö, la empresa finlandesa de calefacción que suministra calefacción urbana en la zona.

"Loviisan Lämpö está avanzando hacia una producción de energía más respetuosa con el medio ambiente. Con la batería de arena podemos reducir considerablemente la energía producida por combustión y eliminar por completo el uso de petróleo", afirma Mikko Paajanen, Consejero Delegado.

Polar Night Energy - con el Director Técnico Markku Ylönen en el centro- inspeccionan un parque eólico el invierno pasado.
Polar Night Energy - con el Director Técnico Markku Ylönen en el centro- inspeccionan un parque eólico el invierno pasado.Marjaana Malkamäki

El proyecto también se ajusta a los planes de Pornainen de neutralidad de carbono. Muchos de sus edificios, como la escuela, el ayuntamiento y la biblioteca, dependen de la calefacción urbana.

El alcalde de Pornainen, Antti Kuusela, afirma que el municipio "acoge con satisfacción todos los proyectos de desarrollo innovadores que reduzcan las emisiones en las operaciones de calefacción urbana y contribuyan a la expansión de la red".

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En total, se espera que la batería de arena elimine 160 toneladas de emisiones equivalentes de dióxido de carbono al año. Además, se espera que la quema de astillas de madera se reduzca en un 60%.

Según Polar Night Energy, la capacidad de almacenamiento de energía térmica de la batería equivale a casi un mes de demanda de calor en verano y una semana en invierno en Pornainen.

Se calcula que la construcción y las pruebas de la batería de 13 metros de alto por 15 de ancho durarán unos 13 meses, lo que significa que debería mantener calientes a los residentes mucho antes del invierno de 2025.

¿Es la arena un material sostenible?

"Queríamos encontrar algo que pudiera obtenerse en casi todo el mundo", explica Markku. Pero, ¿es la arena tan omnipresente como pensamos?

Según un reciente estudio holandés, la demanda de este material de construcción se disparará un 45% en los próximos 40 años. La arena de construcción suele extraerse de ríos y lagos, y los "piratas de la arena" están acelerando su pérdida de estos ecosistemas.

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Un banco de arena en el río Mekong, en el noreste de Tailandia.
Un banco de arena en el río Mekong, en el noreste de Tailandia.Chessadaporn Buasai/Copyright 2019 The AP. All rights reserved.

Pero para los ingenieros finlandeses no importa de dónde proceda la arena. Aunque al principio se utilizó arena de construcción (para limitar las emisiones del transporte), las baterías de arena funcionan con cualquier material similar a la arena que tenga una densidad suficientemente alta, dentro de ciertos parámetros termodinámicos.

En Pornainen, Polar Night Energy ha encontrado un material sostenible en la esteatita triturada; un subproducto de la fabricación de chimeneas térmicas de una empresa finlandesa.

"Tulikivi es una empresa muy conocida y tradicional", explica Naskali. "La esteatita que utilizan es algo muy finlandés".

"Siempre elegimos el medio de almacenamiento de energía térmica en función de las necesidades del cliente. Examinar y probar distintos materiales es crucial para que utilicemos materiales adecuados en cuanto a propiedades, rentabilidad y fomento de la economía circular", añade.

Polar Night Energy tiene grandes ambiciones de llevar su tecnología a todo el mundo.

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Como nos dijo Markku en 2022, "queremos construir almacenamientos cien veces mayores en todo el mundo lo más rápido posible".

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