La batería más caliente del mundo
Fourth Power, una empresa derivada del MIT, se prepara para lanzar una batería térmica comercial que almacena electricidad como calor en enormes bloques de carbono llevados a aproximadamente 4.350 grados Fahrenheit — casi la mitad de la temperatura de la superficie del Sol. La tecnología, desarrollada por el profesor de transferencia de calor del MIT Asegun Henry, representa un enfoque fundamentalmente diferente al almacenamiento de energía a escala de red que puede ofrecer ventajas significativas de costo y duración sobre las baterías de litio-ión para aplicaciones de larga duración.
El nombre de la empresa proviene de la ley de Stefan-Boltzmann: a estas temperaturas extremas, duplicar el calor aumenta la salida de luz por un factor de 16 — a la cuarta potencia — mejorando dramáticamente la eficiencia con la que el calor se puede convertir nuevamente en electricidad mediante células thermophotovoltaic.
Cómo funciona el almacenamiento de energía térmica
El sistema opera sobre un principio conceptualmente simple pero técnicamente exigente. Cuando hay electricidad en exceso — de paneles solares en medio del día, o turbinas eólicas durante horas fuera de punta — calienta los bloques de carbono usando resistencia eléctrica. El carbono se mantiene en un recinto aislado donde retiene energía térmica con pérdidas de solo alrededor del uno por ciento por día.
Cuando se necesita electricidad, los bloques de carbono caliente emiten radiación térmica intensa. Esta radiación es capturada por células thermophotovoltaic — semiconductores especializados que convierten la radiación de calor en electricidad, funcionando como paneles solares pero para energía térmica. Las células TPV convierten la radiación en electricidad con una eficiencia superior al 40 por ciento, un récord que el equipo de Henry demostró en condiciones de laboratorio. La transferencia de calor entre los bloques de carbono y las células TPV se gestiona mediante un sistema de bombas de estaño fundido — una innovación que le valió a Henry un récord Guinness World por la bomba de líquido más caliente en 2017.
¿Por qué bloques de carbono en lugar de metal?
La elección del grafito de carbono como medio de almacenamiento es central para la economía del sistema. La mayoría de los enfoques de almacenamiento térmico utilizan metales como el hierro o el aluminio, que se vuelven costosos y estructuralmente desafiantes a las temperaturas necesarias para la conversión de alta eficiencia. El grafito puede soportar calor extremo sin derretirse ni corroerse, no reacciona con el fluido de transferencia de calor de estaño fundido, y es abundante y relativamente económico como materia prima.
Esta ventaja material es lo que permite a Fourth Power apuntar a costos de almacenamiento significativamente por debajo de litio-ión a escala comercial. La empresa estima que en la escala de implementación comercial, su tecnología puede proporcionar almacenamiento de larga duración a una fracción del costo de litio-ión — crítico para el mercado de servicios públicos y redes donde la duración es tan importante como la eficiencia de ida y vuelta.
La brecha de almacenamiento de larga duración
Las baterías de litio-ión han transformado el almacenamiento de red de corta duración — sistemas que necesitan almacenar energía durante dos a cuatro horas para suavizar la variabilidad de las energías renovables. Pero a medida que la red depende cada vez más de la energía solar y eólica, crece la necesidad de almacenamiento que cubre períodos de varios días de generación baja. El sistema de Fourth Power está diseñado específicamente para esta brecha: una configuración base proporciona 10 horas de almacenamiento, y agregar más módulos de almacenamiento extiende la duración linealmente. Una instalación de escala completa proporcionaría 25 megavatios de potencia y 250 megavatios-hora de almacenamiento.
La empresa planea demostrar un sistema piloto de un megavatio-hora más adelante en 2026, con implementaciones comerciales completas a seguir cuando la tecnología sea validada a escala. Si la demostración confirma los costos y desempeño proyectados, el almacenamiento de energía térmica a estas temperaturas podría convertirse en una parte clave de la infraestructura que hace que la energía renovable sea confiable en todas las estaciones y patrones climáticos — la solución tan buscada al problema de la intermitencia que ha sido el desafío central de la transición a la energía limpia.
Este artículo se basa en informes de Interesting Engineering. Lee el artículo original.
