Cuando suben las temperaturas en los días calurosos, muchos de nosotros nos apresuramos a poner en marcha 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 capaces de almacenar energía además de utilizarla.
La refrigeración representa el 20% de la demanda mundial de electricidad en edificios, una proporción que se espera que aumente a medida que el planeta se caliente y más personas recurran a la tecnología de refrigeración. Durante las horas de máxima demanda, los aparatos de aire acondicionado pueden representar más de la mitad de la demanda total de la red en algunas partes del mundo.
Las nuevas tecnologías de refrigeración con almacenamiento de energía podrían ayudar cargándose cuando haya electricidad renovable disponible y la demanda sea baja, lo que les ayudaría dar su servicio cuando la red esté saturada.
"Nuestro lema es convierte el problema en una solución", afirma Yaron Ben Nun, fundador y director tecnológico de Nostromo Energy.
Uno de los sistemas de Nostromo Energy, llamado IceBrick, es básicamente una enorme cubitera. Enfría una solución de agua y glicol que se utiliza para congelar cápsulas individuales llenas de agua. Un IceBrick puede tener miles de estos recipientes, cada uno de ellos con un par de litros.
El aislamiento mantiene las cápsulas congeladas hasta el momento de utilizarlas para enfriar un edificio. Entonces el hielo se utiliza para bajar la temperatura de la mezcla de agua y glicol, que a su vez enfría el circuito de refrigeración. Está diseñado para funcionar como un complemento de los equipos existentes, según explica 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 150.000 kilos de hielo. Tarda en cargarse entre 10 y 12 horas: empieza por la noche y termina hacia el mediodía; así queda listo para descargar su potencia de refrigeración durante la tarde y la noche, cuando la demanda de la red es alta y la energía solar disminuye al ponerse el sol.
En realidad, el 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 disminuir la demanda de energía en las horas punta, lo que puede reducir los costes de los propietarios de edificios, según explica Ben Nun. La empresa está en proceso de conseguir unos 300 millones de dólares de financiación (parte de ellos en forma de subvención del Programas de Préstamos del Departamento de Energía de EE UU) para financiar totalmente 200 de estos sistemas en Califo ia, según adelanta Nun.
Aunque los propietarios de edificios pueden beneficiarse inmediatamente de estas soluciones individuales de almacenamiento de energía, el verdadero potencial de ayuda a la red se produce cuando los sistemas se conectan entre sí, según afirma Ben Nun.
Cuando la red eléctrica está sometida a mucha presión, las compañías eléctricas se ven obligadas a cortar el suministro en algunas zonas, dejando a la gente sin electricidad cuando más la necesita. Las tecnologías capaces de adaptarse a las necesidades de la red podrían ayudar a reducir la recurrencia de estos apagones.
Este tipo de planteamiento no es nuevo: muchas instalaciones comerciales tienen grandes depósitos de agua fría u otro fluido refrigerante que puede bajar la temperatura de un edificio en un momento dado. Pero la tecnología de Nostromo puede almacenar más energía con mucho menos material, porque usa el proceso de congelación y fusión en lugar de limitarse a enfriar un líquido, según cuenta Ben Nun.
La startup Blue Frontier se ha diferenciado en este ámbito por la construcción de 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 bolsos nuevos. Pero en lugar de esas perlas, la empresa utiliza una solución salina 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 entonces en un proceso de enfriamiento por evaporación (algo similar a la forma en que el sudor enfría la piel).
Según Daniel Betts, fundador y director general de Blue Frontier, los sistemas de refrigeración desecante pueden ser más eficientes que los sistemas tradicionales de aire acondicionado por compresión de vapor que se comercializan hoy en día. Pero el sistema también se beneficia de la posibilidad de cargarse en determinados momentos y refrigerar en otros.
La clave del almacenamiento de energía de la refrigeración desecante es la recarga: Como las esponjas, los desecantes sólo pueden absorber una cantidad limitada de agua antes de tener que escurrirse. Para ello, Blue Frontier hace que se evapore parte del agua de la solución salina, normalmente con una bomba de calor, para hacerla más concentrada. El sistema de recarga puede funcionar constantemente o en ráfagas que pueden programarse para coincidir con periodos en los que la electricidad es barata o en los que hay más energía renovable disponible.
La ventaja de estas tecnologías de almacenamiento de energía es que no requieren que los usuarios apaguen o apaguen sus sistemas de refrigeración para aliviar la presión sobre la red, explica Betts.
Blue Frontier está probando hoy varios sistemas con clientes y espera fabricar pronto mayores cantidades. Aunque las primeras instalaciones se están haciendo en edificios comerciales, Betts está interesado en llevar la tecnología también a viviendas y otros edificios.
Según Ankit Kalanki, director del programa de edificios sin carbono del Rocky Mountain Institute, un grupo de expertos en energía sin ánimo de lucro, uno de los retos a los que se enfrentan las empresas que trabajan en estas nuevas tecnologías es encontrar la forma de almacenar grandes cantidades de energía de forma eficaz sin que suponga un coste excesivo. Las tecnologías de refrigeración, como los aires acondicionados, ya son caras, así que las soluciones futuras deberán tener un precio competitivo para triunfar en el mercado. Pero dada la creciente demanda de refrigeración en el mundo, sigue habiendo una gran oportunidad para que las nuevas tecnologías ayuden a satisfacer esas necesidades, añade.
No bastará con replantearse el aire acondicionado para hacer frente al enorme aumento de la demanda de energía para refrigeración, que podría triplicarse de aquí a 2050. Para lograrlo y reducir las emisiones, necesitaremos mucha más capacidad de energía renovable y gigantescas instalaciones de baterías en la red. Pero añadir flexibilidad a los sistemas de aire acondicionado podría ayudar a reducir la inversión necesaria para llegar a una red con cero emisiones de carbono.
Los sistemas de refrigeración pueden ayuda os a hacer frente al calentamiento del clima, afirma Ben Nun, pero las opciones actuales plantean un problema: "Te enfrías, pero sigues calentando el planeta", concluye.