A medida que las temperaturas suben en los días calurosos, muchos de nosotros nos apresuramos a encender nuestros ventiladores o aires acondicionados. Estos sistemas de refrigeración pueden suponer una gran carga para las redes eléctricas, lo que ha inspirado a algunos inventores a crear versiones que pueden almacenar energía y utilizarla.
La refrigeración representa el 20% de la demanda mundial de electricidad en los edificios, una proporción que se espera que aumente a medida que el planeta se calienta y más partes del mundo recurren a la tecnología de refrigeración. Durante las horas de máxima demanda, los acondicionadores de aire pueden representar más de la mitad de la demanda total de la red en algunas partes del mundo en la actualidad.
Las nuevas tecnologías de refrigeración que incorporan almacenamiento de energía podrían ayudar cargándose cuando hay electricidad renovable disponible y la demanda es baja, y aún así proporcionando servicios de refrigeración cuando la red está estresada.
“Decimos: tomemos el problema y convirtámoslo en una solución”, dice Yaron Ben Nun, fundador y director de tecnología de Nostromo Energy.
Uno de los sistemas de Nostromo Energy, al que denomina IceBrick, es básicamente una enorme bandeja de cubitos de hielo que enfría una solución hecha de agua y glicol que se utiliza para congelar cápsulas individuales llenas de agua. Un IceBrick puede estar formado por miles de estos recipientes, cada uno de los cuales contiene alrededor de medio galón, o aproximadamente dos litros, de agua.
El aislamiento mantiene las cápsulas congeladas hasta que llega el momento de usarlas para enfriar un edificio. Luego, el hielo se utiliza para reducir la temperatura de la mezcla de agua y glicol, lo que a su vez enfría el agua que circula en el sistema de refrigeración del edificio. Todo está diseñado para funcionar como complemento de los equipos existentes, dice Ben Nun.
Nostromo instaló su primer sistema en Estados Unidos en 2023, en el hotel Beverly Hilton de Los Ángeles. Tiene una capacidad de 1,4 megavatios-hora y también da servicio al vecino Waldorf Astoria. La instalación contiene 40.000 cápsulas, que equivalen a unos 70.000 kilos de hielo. Suele cargarse durante 10 o 12 horas, empezando por la noche y terminando alrededor del mediodía. Eso le deja listo para descargar su potencia de refrigeración entre la tarde y la noche, cuando la demanda en la red es alta y la energía solar va disminuyendo con la puesta del sol.
El uso de IceBrick aumenta la electricidad total necesaria para la refrigeración, ya que parte de la energía se pierde por ineficiencia durante el ciclo. Pero el objetivo es reducir la demanda de energía durante las horas punta, lo que puede reducir los costos para los propietarios de los edificios, dice Ben Nun. La empresa está en proceso de obtener aproximadamente 300 millones de dólares en financiación, en parte de la Oficina de Programas de Préstamos del Departamento de Energía de EE. UU., para financiar completamente 200 de estos sistemas en California, agrega.
Si bien los propietarios de edificios pueden beneficiarse inmediatamente de estas soluciones individuales de almacenamiento de energía, el verdadero potencial para ayudar a la red surge cuando los sistemas están conectados entre sí, dice Ben Nun.
Cuando la red está extremadamente sobrecargada, las empresas de servicios públicos a veces se ven obligadas a cortar el suministro eléctrico en algunas zonas, dejando a la gente sin electricidad cuando más la necesitan. Las tecnologías que pueden adaptarse para satisfacer las necesidades de la red podrían ayudar a reducir la dependencia de estos apagones esporádicos.
Este tipo de enfoque no es nuevo: muchas unidades comerciales tienen grandes tanques que contienen agua helada u otro fluido refrigerante que puede reducir la temperatura de un edificio en un instante. Pero la tecnología de Nostromo puede almacenar más energía con mucho menos material, porque utiliza el proceso de congelación y fusión en lugar de simplemente enfriar un líquido, dice Ben Nun.
La startup Blue Frontier se ha diferenciado en este ámbito al construir sistemas de refrigeración que utilizan desecantes. Estos materiales pueden absorber la humedad, como los pequeños paquetes de perlas de sílice que suelen venir con los zapatos y los bolsos nuevos. Pero en lugar de esas perlas, la empresa utiliza una solución de sal concentrada.
Las unidades de refrigeración de Blue Frontier hacen pasar una corriente de aire sobre una fina capa de desecante, que extrae la humedad del aire. Ese aire seco se utiliza luego en un proceso de enfriamiento por evaporación (similar a la forma en que el sudor enfría la piel).
Los sistemas de refrigeración por desecante pueden ser más eficientes que los acondicionadores de aire de compresión de vapor tradicionales que se comercializan actualmente, afirma Daniel Betts, fundador y director ejecutivo de Blue Frontier. Pero el sistema también se beneficia de la capacidad de cargarse en determinados momentos y proporcionar refrigeración en otros.
La clave del aspecto de almacenamiento de energía de la refrigeración por desecante es la recarga: como las esponjas, los desecantes solo pueden absorber una cantidad limitada de agua antes de que sea necesario exprimirlos. Blue Frontier logra esto haciendo que parte del agua de la solución salina se evapore, generalmente con una bomba de calor, para que esté más concentrada. El sistema de recarga puede funcionar de manera constante o en ráfagas que se pueden programar para que coincidan con los períodos en que la electricidad es barata o cuando hay más energía renovable disponible.
El beneficio de estas tecnologías de almacenamiento de energía es que no requieren que las personas apaguen o reduzcan el consumo de sus sistemas de refrigeración para ayudar a aliviar la tensión en la red, dice Betts.
Blue Frontier está probando varios sistemas con clientes y espera fabricar grandes cantidades pronto. Y aunque los edificios comerciales están recibiendo las primeras instalaciones, Betts dice que está interesado en llevar la tecnología a los hogares y a otros edificios también.
Un desafío que enfrentan las empresas que trabajan en estas tecnologías emergentes es encontrar una manera de almacenar grandes cantidades de energía de manera efectiva sin agregar demasiado costo, dice Ankit Kalanki, director del programa de edificios libres de carbono en el Rocky Mountain Institute, un grupo de expertos en energía sin fines de lucro. Las tecnologías de refrigeración como los acondicionadores de aire ya son caras, por lo que las soluciones futuras tendrán que tener un precio competitivo para poder ingresar al mercado. Pero dada la creciente demanda mundial de refrigeración, todavía hay una oportunidad significativa para que las nuevas tecnologías ayuden a satisfacer esas necesidades, agrega.
Repensar el aire acondicionado no será suficiente para satisfacer el enorme aumento de la demanda de energía para refrigeración, que podría triplicarse entre ahora y 2050. Para lograrlo y reducir las emisiones, todavía necesitaremos una capacidad de energía renovable significativamente mayor, así como instalaciones gigantescas de baterías en la red. Pero agregar flexibilidad a los sistemas de aire acondicionado podría ayudar a reducir la inversión necesaria para llegar a una red sin emisiones de carbono.
Los sistemas de refrigeración pueden ayudarnos a hacer frente al calentamiento del clima, dice Ben Nun, pero las opciones actuales tienen un problema: “Te enfriarás, pero seguirás calentando el planeta”.
