Energía del futuro: 5 tecnologías energéticas disruptivas

La energía del futuro es uno de los temas más importantes de la actualidad, por el cambio climático pero también por la crisis en Europa a raíz de la guerra de Ucrania. Energía eólica, fotovoltaica, hidroeléctrica, de biomasa, etc. Todo el mundo ha oído hablar de estas tecnologías en algún momento. En este artículo os dejamos 5 tecnologías energéticas disruptivas menos conocidas, pero no por ello menos importantes.

Si este tema te fascina, te animamos a consultar nuestra página de innovación abierta donde también exponemos algunos proyectos de innovación para generación renovable y almacenamiento energético.

Paneles fotovoltaicos inversos

En Enero de este año, se han creado unos primeros prototipos del “panel fotovoltaico inverso”. Este nuevo tipo de tecnología permitiría generar electricidad incluso en días nublados o de noche, aliviando uno de los grandes problemas de la energía solar fotovoltaica. El funcionamiento de estos paneles está basado en las llamadas “células de termo-radiación”. Son dispositivos que reciben radiación infrarroja proveniente del calor de otros cuerpos y la transforman en energía eléctrica. Esta radiación tiene una longitud de onda y contenido energético que depende de la temperatura del cuerpo, y que siempre va de los cuerpos más calientes a los más fríos. 

En el caso de los paneles convencionales, el cuerpo caliente es el sol y el cuerpo frío son los paneles, que absorben la radiación del sol. Para los paneles inversos, el cuerpo caliente es la superficie de la tierra mientras que el cuerpo frío es el espacio. Lo más fascinante es que estos paneles inversos son capaces de absorber la radiación que emite la Tierra por la noche y convertirla en energía eléctrica, siendo capaces de generar por la noche el 50% de lo que produce un panel convencional por el día.

Paneles convencionales vs paneles fotovoltaicos inversos

Estos dispositivos ya se conocían y se habían visto algunas aplicaciones para mejorar la eficiencia de motores térmicos, recapturando parte de su calor residual y transformándolo en energía eléctrica. Gracias a este avance, la generación constante de energía renovable por paneles fotovoltaicos está cada vez más cerca.

Energía maremotérmica

En las plantas térmicas se emplean reacciones químicas muy exotérmicas (como por ejemplo la combustión del carbón o la fisión nuclear) para calentar fluidos que hacen girar una turbina. Estos fluidos deben ser posteriormente condensados al ponerse en contacto con un refrigerante, normalmente agua. Por lo tanto, el fluido pasa de un foco caliente a un foco frío quedando así un gradiente de temperatura. En determinadas zonas del planeta existen grandes diferencias o gradientes de temperatura entre el agua de la superficie del mar y el agua del fondo.

Mapa detallando las gradientes de temperatura del agua marina en el mundo

Este gradiente de temperatura puede ser aprovechado para la generación de energía eléctrica. Este tipo de generación de energía del futuro se conoce como energía maremotérmica. Existen diversos tipos de central maremotérmica: las de ciclo abierto (en las que es la propia agua marina la que se hace circular por la turbina, con capacidad de hasta 40 MW de generación) y las de ciclo cerrado (en las que se utiliza el gradiente de temperatura para hacer circular otro fluido, como por ejemplo amoniaco, con capacidad de hasta 150 MW). 

Este tipo de centrales ya se encuentran en funcionamiento en algunos lugares del mundo, principalmente en Japón, Hawái y el sudeste asiático. Debido a su dependencia del gradiente de temperatura del agua no pueden instalarse en cualquier lugar.

Centrales nucleares de IV generación

La IV generación es el término que se utiliza para denominar a una serie de nuevas centrales nucleares que mejoran drásticamente la seguridad, sostenibilidad, eficiencia y coste respecto a las centrales nucleares actuales. La inmensa mayoría de estas centrales se encuentran todavía en fase de investigación, pero en China entró en operación la primera de ellas, la HTR-PM.

Hay 6 tecnologías que se consideran aptas para la IV generación: 

• El reactor de muy alta temperatura (VHTR), 
• el reactor de sal fundida (MSR), 
• el reactor supercrítico refrigerado (SCWR), 
• el reactor rápido de gas (GFR), 
• el reactor rápido de sodio (SFR) 
• y el reactor rápido de plomo (LFR). 

Todas estas tecnologías, salvo la VHTR, permitirían un ciclo de combustible cerrado, es decir, permitirían aprovechar los residuos nucleares de otras centrales para extraer su energía.

Gracias a sus mejores prestaciones, notables en el campo de la seguridad y de la eficiencia (las centrales de IV generación son capaces de extraer hasta 300 veces más energía de una misma cantidad de uranio), este tipo de centrales se perfilan como un excelente complemento a las energías renovables, para conseguir un suministro continuo, y un paso intermedio hasta que logremos dominar la fusión nuclear.

Síntesis de hidrógeno utilizando CO2 

La captura y almacenamiento de carbono (CAC) comprende una serie de técnicas pensadas para reducir las emisiones de CO2 de industrias pesadas y plantas térmicas, así como para limpiar la atmósfera del CO2 ya presente en ella. La CAC permite una reducción de las emisiones  de dichas actividades contaminantes de entre el 10 y el 55 %. Una vez capturado, el CO2 se guarda en depósitos subterráneos para evitar que se escape a la atmósfera y poder reutilizarlo más adelante.

Aunque estas técnicas ya son valiosas debido al impacto medioambiental tan beneficioso que tienen, su valor no termina con la eliminación del CO2 atmosférico. Este gas puede ser posteriormente reutilizado para la sintetización de combustibles térmicos menos contaminantes, mejoras en el proceso de extracción de petróleo y la síntesis de hidrógeno.

De todos estos posibles usos, la síntesis de hidrógeno es el más prometedor. En la actualidad se están investigando nuevas tecnologías que permitan la síntesis de hidrógeno utilizando el CO2 como reactivo y generando electricidad al mismo tiempo. Este proceso sería extremadamente valioso para la energía del futuro por dos motivos. El primero, porque los procesos de síntesis de hidrógeno actuales no utilizan CO2, lográndose así un hidrógeno mucho más “limpio”. El segundo, al transformar el CO2 en hidrógeno, se elimina la necesidad de almacenar el CO2 bajo tierra, como se venía haciendo hasta ahora. Considerando que el hidrógeno se está posicionando cada vez más y más como el nuevo vector energético principal, esta tecnología tiene muchas perspectivas de futuro. En este artículo puede encontrar diferentes usos del hidrógeno como fuente de energía.

Diagrama explicativo del proceso de generación de hidrógeno a partir de CO2

Compensadores estáticos

Uno de los grandes problemas a los que se enfrentan las energías renovables, salvo la energía hidroeléctrica, es la escasa inercia eléctrica que aportan al sistema. Un sistema eléctrico con poca inercia es muy vulnerable frente a desequilibrios generación-demanda, lo que causa que su frecuencia varíe enormemente. Esto se traduce en que los aparatos eléctricos que tengamos enchufados no puedan funcionar correctamente.

En países pequeños con sistemas eléctricos pequeños, la inercia es menor y la posibilidad de descompensaciones es mayor, por lo que no podrían abastecerse exclusivamente de energía renovable. Sin embargo, este no es el caso de países más grandes. La clave para mitigar este problema puede estar en un sistema de electrónica de potencia conocido como el compensador estático.

Esquema del compensador estático (Static Synchronous Series Compensator, SSSC)

El compensador estático es un dispositivo que en esencia aporta inercia a aquellos sistemas eléctricos que no la tienen, manipulando las inyecciones de potencia reactiva. Acoplado a generadores de energía renovable como energía eólica o fotovoltaica, permitiría incrementar la inercia que aportan a la red eléctrica, permitiendo así que prescindamos de las centrales térmicas convencionales por motivos de estabilidad de red. Estos dispositivos ya existen y se utilizan fundamentalmente en microrredes, pero todavía no se han logrado adaptar a aplicaciones de gran escala, como por ejemplo para su uso en una red eléctrica nacional, por lo que la investigación y desarrollo de los mismos todavía tiene mucho potencial.