● El Dr. Diego Vasco, académico del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Usach, comenta que el objetivo de esta investigación es aprovechar mejor la energía solar disponible y así disminuir el consumo energético en calefacción y refrigeración en edificios e industrias.
Actualmente, las energías renovables no solo son una tendencia, son una realidad y una necesidad frente al cambio climático. Cada vez más, las industrias y comunidades apuestan por fuentes limpias como la solar y la eólica, sin embargo, uno de sus grandes desafíos sigue siendo la intermitencia, ya que el sol no brilla todo el día y el viento no siempre sopla. Esta variabilidad climática genera una brecha entre los momentos de generación y los de consumo, lo que dificulta aprovechar todo su potencial.
A este desafío se suma la alta demanda de energía para calentar o enfriar espacios en edificios o industrias, ya que una gran parte de esa energía se destina a calefacción y refrigeración. En el caso de los edificios, este uso puede representar hasta el 70 % del consumo total, y en industrias como la alimentaria, se requiere energía térmica constante para procesos como cocción, conservación y enfriamiento, lo cual no solo eleva los costos operacionales, sino que también refuerza la dependencia de fuentes de energía contaminantes.
En este escenario, el almacenamiento de energía se vuelve fundamental para cerrar la brecha entre generación y consumo. Hoy, las formas más comunes para hacerlo son las baterías eléctricas y los sistemas térmicos sensibles, como grandes estanques de agua, y aunque estos últimos son más económicos, su capacidad de almacenamiento es limitada. Las baterías, en cambio, permiten guardar más energía, pero su alto costo dificulta su implementación masiva.
Almacenando excedentes de energía
Por eso, surge la necesidad de desarrollar soluciones intermedias, es decir, sistemas que sean eficientes, de menor costo y aplicables a gran escala, y en particular, tecnologías de almacenamiento térmico que permitan conservar el exceso de energía renovable cuando no se utiliza de inmediato y recuperarlo en el momento en que realmente se necesita.
Frente a esta problemática, el académico del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Usach, Dr. Diego Vasco, busca desarrollar un sistema que permita almacenar el excedente de energía renovable en forma de calor y frío, para luego utilizarlo en procesos de climatización. La idea es aprovechar mejor la energía solar disponible y reducir así el consumo energético en edificios e industrias, con una solución más eficiente, económica y de bajo impacto ambiental.
“Lo que buscamos es una solución intermedia que permita almacenar grandes cantidades de energía de forma más económica, para que sea atractivo guardar el excedente renovable en lugar de desperdiciarlo. Hoy existen muchas formas de almacenamiento, pero hacerlo en forma de calor o frío es más barato, y por eso vemos un gran potencial en sistemas térmicos, especialmente en el almacenamiento de calor latente”, explica el Dr. Diego Vasco.
Para hacer esto posible, el proyecto contempla el desarrollo de un sistema que almacene calor o frío, según la necesidad, en tanques especiales que contienen materiales de cambio de fase, es decir, compuestos capaces de cambiar de estado sólido a líquido y viceversa, a una temperatura determinada. De esta forma, estos materiales pueden absorber o liberar grandes cantidades de energía térmica, conservando el calor o el frío por más tiempo y de manera más eficiente que los métodos tradicionales.
Materiales orgánicos
“Vamos a utilizar principalmente materiales de cambio de fase orgánicos, especialmente aceites vegetales, Bio-PCMs, que tienen bajo impacto ambiental y buena estabilidad térmica. También estamos evaluando algunos materiales inorgánicos, como óxidos metálicos, que permiten almacenar más energía, pero presentan problemas de corrosión en los tanques. Por eso nuestra preferencia está en los materiales orgánicos, ya que son más seguros y sostenibles para este tipo de sistemas”, explica el académico Usach.
Además, la investigación busca mejorar el rendimiento de estos materiales incorporando nanopartículas que aumentan su capacidad para conducir el calor. Esto permite que el sistema se caliente o enfríe más rápido y que la energía almacenada se mantenga por más tiempo sin perderse hacia el ambiente. Gracias a esta mejora, el sistema puede funcionar de manera más eficiente y adaptarse mejor a las necesidades de climatización en distintos momentos del día.
“Necesitamos fuertemente la parte química, porque estamos trabajando con materiales que deben modificarse para mejorar su desempeño térmico. Hay que caracterizarlos, entender cómo se comportan al ser combinados con nanopartículas y asegurarnos de que funcionen bien dentro del sistema completo”, menciona el Dr. Diego Vasco.
Para abordar estos desafíos, el proyecto contará con la colaboración de especialistas en distintas áreas, como simulación térmica, química de materiales y diseño de sistemas energéticos. Además, se contempla el trabajo conjunto con equipos internacionales para llevar el sistema a condiciones reales de operación, evaluar su rendimiento y avanzar en su implementación como una solución concreta para el almacenamiento térmico de energía renovable.
“Con esto buscamos no solo desarrollar una tecnología útil para distintos sectores productivos, sino también demostrar que es posible aprovechar mejor la energía renovable y acercar soluciones reales a las necesidades de las personas”, concluye el Dr. Vasco.
Fuente: Usach.