La degradación ambiental ha puesto de manifiesto la necesidad de nuevas fuentes de energía. Un cambio en las fuentes de energía requiere medios innovadores de almacenamiento de energía. Durante siglos, los edificios han demostrado ser capaces de almacenar personas, objetos y sistemas, lo que invita a reflexionar sobre su potencial sin explotar para almacenar grandes cantidades de energía de manera eficiente. En esta nueva era, ¿pueden los edificios ir más allá de ser estructuras funcionales para convertirse en posibles reservas de energía?
La tecnología de iones de litio fue una de las reinas indiscutibles del almacenamiento de energía, su uso generalizado en teléfonos móviles y autos híbridos ha sido un testimonio de su confiabilidad. Sin embargo, actualmente enfrenta críticas debido a su impacto ambiental y políticas geopolíticas. La industria de la construcción ha sido capaz de ofrecer una solución a este problema del siglo XXI a través de múltiples intervenciones. Los ladrillos y el cemento se han convertido en contendientes para estas baterías, ofreciendo nuevas formas de almacenar energía. Los minerales fundamentales para la construcción ahora son componentes clave de los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) que se pueden instalar en edificios de manera que los convierten en baterías térmicas. Una fusión de arquitectura y tecnología augura una solución escalable, llevando a las naciones hacia una economía de energía más limpia.
Edificios de gran altura como baterías
Los edificios de gran altura sirven como una respuesta plausible a las preocupaciones sobre el almacenamiento de energía en el mundo moderno. Los investigadores han estudiado y experimentado con la energía potencial en los ascensores. Denominada Tecnología de Almacenamiento de Energía de Ascensores (LEST, por sus siglas en inglés), los ascensores en edificios de gran altura se transforman en unidades de almacenamiento dinámicas al elevar contenedores de arena húmeda para almacenar energía durante los momentos de inactividad. Una combinación de gravedad e infraestructura existente proporciona una alternativa rentable para almacenar energía y mejorar la calidad de la energía en los paisajes urbanos.
Almacenamiento de energía residencial
Además de los edificios de gran altura, un número creciente de viviendas unifamiliares y edificios multifamiliares ha estado utilizando sistemas de baterías dedicadas y sistemas de vehículo a red. Estas tecnologías de almacenamiento permiten que la energía limpia sea utilizada por las casas y luego compartida o vendida a la red de la ciudad. Estados Unidos observó un aumento del 200 por ciento en la instalación de tales sistemas entre 2014 y 2018, y se espera que su demanda siga creciendo.
Cemento electrificado
Fusionando lo antiguo y lo moderno, investigadores del MIT han combinado las propiedades del cemento, el agua y el negro de carbono para crear un compuesto denominado "cemento electrificado". El nanocompuesto permite que el cemento se utilice como un supercondensador, capaz de almacenar y liberar energía eléctrica a velocidades sin precedentes. La propiedad única del cemento electrificado radica en su capacidad para formar formas similares a zarcillos dentro de los vacíos que actúan como cables para mejorar la conductividad del material. El material se ha utilizado en los cimientos de los edificios y en las carreteras para crear sistemas de energía a nivel de la ciudad, proporcionando energía sostenible a los hogares y vehículos eléctricos en su vecindario.
Ladrillos, rocas y arena como casas de energía
Rondo Energy, con sede en California, ha desarrollado una batería térmica hecha de ladrillos. Las unidades autocontenidas consisten en una pila de ladrillos con elementos calefactores eléctricos. Los ladrillos almacenan energía convirtiendo la electricidad renovable en energía térmica, que a su vez se puede utilizar para proporcionar calor óptimo para diversos procesos industriales. Brenmiller, con sede en Israel, utiliza rocas trituradas como su tecnología de TES para transformar rocas volcánicas en un suministro constante de vapor para servicios públicos y aplicaciones industriales. Polar Night, con sede en Finlandia, ha desarrollado una batería de arena y afirma haber instalado la primera batería de arena comercial del mundo como parte de una red de calefacción urbana. Estos sistemas de TES aprovechan materiales fácilmente disponibles en la construcción, presentando así una solución viable y escalable para el almacenamiento y uso de energía.
La integración de soluciones de almacenamiento de energía en edificios también invita a la perspectiva de edificios interactivos con la red. Estas estructuras pueden comunicarse con las redes eléctricas locales para ajustar sus operaciones en función del flujo de datos en tiempo real. Los posibles beneficios de estas alternativas demandan atención. Si las envolturas de los edificios funcionaran simultáneamente como baterías térmicas, el control del clima podría fusionarse sin problemas con el almacenamiento de energía para calefacción, agua caliente y electricidad. La distribución de energía renovable y baterías térmicas entre edificios individuales podría disminuir significativamente la demanda de servicios públicos centralizados, abriendo paso a una infraestructura energética descentralizada y resistente.
Los esfuerzos para incentivar a los usuarios finales, tanto residenciales como comerciales, a compartir sus recursos de almacenamiento distribuido con la red central se vuelven cruciales. La utilización coordinada de dichos recursos distribuidos mitiga la necesidad de inversiones masivas en sistemas de almacenamiento centralizados. Los responsables de la formulación de políticas y los reguladores del sistema eléctrico desempeñan un papel fundamental en la adopción de estrategias que fomenten la integración de estas soluciones innovadoras en el panorama energético general.
A medida que trazamos el rumbo hacia un futuro energético sostenible, los desafíos planteados por el alto costo de las instalaciones de almacenamiento de energía y las preocupaciones sobre las cadenas de suministro de baterías son grandes. Sin embargo, la promesa de edificios descentralizados e interactivos con la red y soluciones innovadoras de almacenamiento de energía presenta una visión convincente. Los edificios no son simplemente estructuras, sino posibles centros de energía que podrían redefinir el panorama del almacenamiento de energía.
