En el futuro, el hierro podría utilizarse como material de almacenamiento de energía química, lo que permitiría disponer de grandes cantidades de energía renovable a largo plazo. El polvo de hierro se quema en un proceso cíclico neutro en carbono y luego se reconvierte a su estado original mediante un aporte de energía. Científicos del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) fueron los primeros en realizar un estudio exhaustivo para evaluar el potencial de esta tecnología para la generación de energía. Sus resultados muestran que el hierro, si bien no sustituye al hidrógeno, puede complementarlo eficazmente en un sistema energético climáticamente neutro. Los hallazgos se han publicado en Chem Circularity.
Ya sea para la energía eólica en regiones costeras o para la energía solar en zonas desérticas, el hierro podría servir en el futuro como portador de energía transportable para que estas fuentes de energía renovable sean utilizables en todo el mundo. “Este proceso funciona en un ciclo que no emite dióxido de carbono ni sustancias nocivas para el medio ambiente”, afirmó Julia Schuler, del Instituto de Producción Industrial (IIP) del KIT. Para la generación de energía, se quema polvo de hierro, produciendo óxido de hierro. Mediante hidrógeno procedente de fuentes renovables, se reduce de nuevo a hierro en un proceso que elimina el oxígeno que contiene. El polvo de hierro puede entonces reutilizarse.
“Al quemarse, el polvo de hierro se comporta de forma muy similar al carbón. Queríamos averiguar si era posible reconvertir las centrales eléctricas de carbón existentes para que funcionaran con hierro”, explicó Schuler. Considera que las modificaciones necesarias se centran principalmente en el generador de calor; otros componentes, como el ciclo de vapor, las turbinas, el generador y la conexión a la red eléctrica, podrían seguir utilizándose.
El ciclo del hierro complementa la economía del hidrógeno
Basándose en los resultados del proyecto de investigación Clean Circles, científicos del KIT realizaron un estudio para analizar cómo podría utilizarse el ciclo del hierro para la generación de energía en un sistema energético europeo climáticamente neutro. Para este estudio, los investigadores ampliaron PERSEUS, un modelo consolidado de sistema energético, añadiendo opciones para la modernización de centrales eléctricas de carbón, instalaciones de reducción, así como vías de almacenamiento y transporte.
Utilizando el modelo ampliado, posteriormente proyectaron un desarrollo óptimo del sistema energético europeo hasta 2050. En este caso, el ciclo del hierro competía con otras tecnologías como las baterías, los sistemas de almacenamiento de hidrógeno y las centrales eléctricas de hidrógeno.
Los resultados demuestran que el hierro no sustituirá la generación de energía a partir de hidrógeno, pero podría complementarla eficazmente en un sistema energético climáticamente neutro. El hierro es especialmente idóneo como material de almacenamiento de energía a largo plazo. En forma de polvo, su almacenamiento y transporte son relativamente sencillos, mientras que el hidrógeno, por otro lado, requiere una costosa red de oleoductos, terminales de importación e instalaciones de almacenamiento subterráneo.
El uso de polvo de hierro permitiría transportar energía renovable a nivel mundial con una menor inversión en infraestructura. Al mismo tiempo, el excedente de electricidad en Europa podría utilizarse para la conversión de polvo de hierro en plantas de reducción locales, generando una fuente de energía almacenable mediante una etapa intermedia de producción de hidrógeno.
En simulaciones, las centrales eléctricas alimentadas con polvo de hierro demostraron ser especialmente prometedoras en países con posibilidades limitadas para generar energía hidroeléctrica o almacenar hidrógeno bajo tierra. En estas regiones, el hierro puede contribuir a paliar la escasez de suministro durante periodos prolongados de baja producción energética procedente de centrales eólicas o solares. Al mismo tiempo, alivia la presión sobre la infraestructura de hidrógeno, por ejemplo, cuando la capacidad de importación o de transporte por gasoductos alcanza su límite.
El potencial es especialmente grande en Alemania, con su gran número de centrales eléctricas de carbón. Se podrían conservar las turbinas, las conexiones a la red eléctrica, las redes de calefacción y otras partes de su infraestructura.
Reducción de costes con el ciclo del hierro
Al analizar el futuro desarrollo de esta tecnología, resulta alentador para los investigadores que las centrales eléctricas alimentadas con polvo de hierro fueran parte integral de un sistema energético de bajo costo en todos los escenarios considerados. “El hierro podría desempeñar un papel muy especial, pero económicamente significativo, para alcanzar la neutralidad climática y garantizar la disponibilidad de energías renovables de forma fiable”, afirmó Schuler. Que surja o no una nueva “era del hierro” dependerá en gran medida de la complejidad de la modernización de las centrales eléctricas existentes y de la eficiencia con la que se pueda reducir el óxido de hierro a hierro en el futuro.
Fuente: Tech Xplore.