Septiembre 26, 2022

Invento podría transformar edificios en baterías gigantes para almacenar energía

Diagrama de flujo de la conducción de energía en prototipo de concreto

Académicos investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) desarrollaron un concepto pionero en el mundo de “concreto funcional”, que permite crear baterías recargables a base de cemento y fibras de carbono que aumentan la conductividad energética.

Probablemente en un corto tiempo no será ficción imaginar un edificio entero de hormigón de veinte pisos que pueda almacenar energía como una batería gigante. Gracias a una investigación de académicos del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil de la Universidad de Chalmers en Suecia, encabezados por la doctora Emma Chang y el profesor Luping Tang, quienes desarrollaron un prototipo de mezcla de concreto capaz de conducir energía eléctrica.

La clave es la conductividad y resistencia a flexión

La información fue publicada recientemente en la revista científica Buildings y el concepto consiste, en primer lugar, en una mezcla a base de cemento a la que se añaden pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. A continuación, se incorpora a la mezcla una malla de fibra de carbono recubierta de metal: hierro para el ánodo y níquel para el cátodo. Tras mucha experimentación, éste es el prototipo que los investigadores presentan ahora.

«Los resultados de estudios anteriores que investigaban la tecnología de las baterías de hormigón mostraron un rendimiento muy bajo, por lo que nos dimos cuenta de que teníamos que pensar en otra forma de producir el electrodo. Esta idea concreta que hemos desarrollado -que además es recargable- nunca se había explorado antes. Ahora tenemos una prueba de concepto a escala de laboratorio», explica Emma Zhang.

La investigación de Luping Tang y Emma Zhang ha producido una batería recargable basada en cemento con una densidad energética media de 7 vatios-hora por metro cuadrado (o 0,8 vatios-hora por litro). La densidad de energía se utiliza para expresar la capacidad de la batería, y una estimación modesta es que el rendimiento de la nueva batería de Chalmers podría ser más de diez veces superior al de anteriores intentos de baterías de cemento. La densidad energética sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación podría superarse gracias al enorme volumen con el que podría construirse la batería cuando se utilice en edificios.

Posibilidades de almacenamiento

El hecho de que la batería sea recargable es su cualidad más importante, y las posibilidades de utilización si el concepto se sigue desarrollando y comercializando son casi asombrosas. El almacenamiento de energía es una posibilidad obvia, pero la monitorización es otra. Los investigadores ven aplicaciones que podrían ir desde la alimentación de LEDs, el suministro de conexiones 4G en zonas remotas o la protección catódica contra la corrosión en infraestructuras de hormigón.

«También podría acoplarse a paneles de células solares, por ejemplo, para proporcionar electricidad y convertirse en la fuente de energía para los sistemas de monitorización en autopistas o puentes, donde los sensores operados por una batería de hormigón podrían detectar grietas o corrosión», sugiere Emma Zhang.

El concepto de utilizar estructuras y edificios de esta manera podría ser revolucionario, porque ofrecería una solución alternativa a la crisis energética, al proporcionar un gran volumen de almacenamiento de energía.

El hormigón, que se forma mezclando cemento con otros ingredientes, es el material de construcción más utilizado en el mundo. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, dista mucho de ser ideal, pero la posibilidad de añadirle funcionalidad podría ofrecer una nueva dimensión.

Emma Zhang comenta: «Tenemos la visión de que en el futuro esta tecnología podría permitir secciones enteras de edificios de varias plantas hechas de hormigón funcional. Teniendo en cuenta que cualquier superficie de hormigón podría tener una capa de este electrodo incrustada, estamos hablando de enormes volúmenes de hormigón funcional».

Lo que queda  por resolver

La idea está todavía en una fase muy temprana. Las cuestiones técnicas que quedan por resolver antes de que la comercialización de la técnica pueda ser una realidad incluyen la ampliación de la vida útil de la batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje. «Como las infraestructuras de hormigón suelen construirse para durar cincuenta o incluso cien años, las baterías tendrían que perfeccionarse para adaptarse a ello, o para ser más fáciles de cambiar y reciclar cuando se acabe su vida útil. Por ahora, esto supone un gran reto desde el punto de vista técnico», afirma Emma Zhang.

Pero los investigadores tienen la esperanza de que su innovación tiene mucho que ofrecer. «Estamos convencidos de que este concepto supone una gran contribución para que los futuros materiales de construcción tengan funciones adicionales, como las de fuentes de energía renovables», concluye Luping Tang.

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