Sistema de almacenamiento basado en la gravedad para la generación distribuida

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Un equipo de investigación británico-nigeriano ha desarrollado un modelo para diseñar sistemas fotovoltaicos acoplados a sistemas de almacenamiento de energía basados ​​en la gravedad.

Los científicos explicaron que el concepto propuesto, descrito como un sistema de conversión de energía de múltiples estados, se basa en la experiencia obtenida en investigaciones anteriores con sistemas de almacenamiento por gravedad por bombeo hidráulico, almacenamiento por gravedad de aire comprimido, peso suspendido en pozos de minas abandonadas, modelado dinámico de la gravedad, almacenamiento de energía junto con una planta de energía fotovoltaica y almacenamiento de energía por gravedad en el océano profundo. “Esencialmente, esta investigación está orientada a diseñar un sistema de almacenamiento utilizando métodos no convencionales e ideas radicales con poca similitud con investigaciones anteriores”, afirmaron.

El equipo de investigación construyó su sistema experimental con un generador de energía solar; un controlador de carga de refuerzo a granel; un inversor; un dispositivo de solenoide, que es una bobina de alambre que se utiliza como electroimán; una batería de ciclo profundo; un bloque de poleas; un motorreductor; un microcontrolador; y cables de acero.

La batería no se usa principalmente con fines de almacenamiento, sino solo para suavizar la salida de energía del sistema. Está conectada a un inversor que, a la vez, está conectado a cargas de CA. “La vida útil de la batería en este sistema de almacenamiento propuesto será mayor, ya que la batería utilizada aquí tendrá una duración de hora de salida constante”, explicaron.

Los paneles solares están conectados mediante un diodo a un controlador de carga que regula las cargas suministradas a las baterías de ciclo profundo y al motorreductor eléctrico. Este último está montado sobre una cimentación en el techo, que a su vez se abre a un eje hueco conectado a una polea intermedia formada por dos ranuras. “Uno actúa como la envoltura de cuerda que lleva el peso muerto que cae por gravedad cuando el solenoide retrae el eje del motorreductor del eje de la polea, mientras que el otro se conecta a la polea del dínamo a través de una correa plana”, explicaron los académicos. “Luego, la dínamo se conecta a la batería mediante cables de considerable longitud, para evitar pérdidas que puedan surgir debido a la longitud y la resistividad de los cables utilizados”.

A través de una serie de simulaciones, los investigadores encontraron que, debido a sus altos requisitos eléctricos, el sistema necesita  módulos solares de alta potencia con una salida de más de 500 Wp, y sugirieron que una combinación de múltiples paneles puede ser necesaria para regiones con niveles bajos de radiación solar. “Esto esencialmente demuestra la importancia de la utilización efectiva de este potencial energético en continentes como Asia o África, con muchos recursos de luz solar, ya que se requerirá una cantidad limitada de paneles, lo que reducirá el costo de estos”, explicaron los investigadores, y señalaron que aumentar el peso y cargar la batería requiere una cantidad considerable de energía.

África se considera un lugar ideal, no solo por su potencial de luz solar, sino también por la gran cantidad de materiales de desecho de metal que alberga, que se pueden convertir en pesos suspendidos a un costo razonable. “La característica única de este sistema que lo hace versátil, es el hecho de que no está restringido a una referencia topográfica de terreno en particular ni a costosos materiales de diseño de componentes”, concluyeron. «La optimización posterior del diseño y el tamaño de este método de almacenamiento podría permitir que el enfoque de almacenamiento por gravedad compita favorablemente con las soluciones de almacenamiento actuales que ya están en el mercado».

Se puede encontrar una descripción completa del sistema en el artículo «Gravitricity based on solar and gravity energy storage for residential applications», publicado recientemente en el International Journal of Energy and Environmental Engineering. El grupo de investigación está compuesto por científicos de la Universidad De Montfort en el Reino Unido y la Universidad Ahmadu Bello en Nigeria.

 

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