Resumen:
El equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) en Alemania publicó recientemente los últimos resultados de la investigación que señalan que se espera que el polvo de hierro se convierta en una parte importante del futuro sistema de energía limpia. Este combustible reciclable no solo podría ayudar a almacenar y transportar energía renovable, sino que también podría proporcionar nuevos usos para las centrales eléctricas de carbón en desuso, mejorando la estabilidad del sistema eléctrico y al mismo tiempo logrando objetivos de neutralidad climática.
El sistema energético del polvo de hierro funciona basándose en un proceso cíclico, dijeron los investigadores. Cuando el polvo de hierro se quema, libera calor y forma óxido de hierro, también conocido como óxido. El hidrógeno producido a partir de energía renovable puede luego eliminar el oxígeno del óxido de hierro, reduciéndolo nuevamente a hierro metálico para que pueda usarse nuevamente. No se emite dióxido de carbono durante todo el ciclo y no se producen contaminantes ambientales nocivos.
El equipo de investigación cree que una de las mayores ventajas de esta tecnología es su capacidad para utilizar instalaciones de generación de energía alimentadas con carbón existentes. Debido a que las características de combustión del hierro pulverizado son tan cercanas a las del carbón, muchas centrales eléctricas alimentadas con carbón pueden modernizarse sin necesidad de una reconstrucción completa. Los investigadores señalaron que los trabajos de modificación se centraron principalmente en los equipos de combustión y generación de calor, mientras que se pueden seguir utilizando instalaciones clave como turbinas de vapor, generadores y sistemas de conexión a la red.
Para los países con una amplia infraestructura de energía de carbón, esta opción es muy atractiva. Los investigadores dijeron que, tomando a Alemania como ejemplo, las centrales eléctricas existentes, las redes de calefacción y las instalaciones de apoyo relacionadas pueden ganar nueva vitalidad, reduciendo así el costo de la transición energética.
Además de la generación de energía, el polvo de hierro también se considera un potencial medio de transporte de energía a larga distancia. Los investigadores prevén utilizar electricidad renovable para producir hidrógeno en parques eólicos costeros o bases solares en el desierto, y luego utilizar el hidrógeno para reducir el óxido de hierro a polvo de hierro. Luego, el polvo de hierro puede transportarse a áreas que demandan energía y quemarse para liberar la energía almacenada.
En comparación con el hidrógeno, el polvo de hierro tiene ventajas obvias en el almacenamiento y transporte. El hidrógeno suele requerir tuberías específicas, terminales de importación e instalaciones de almacenamiento subterráneo, mientras que el polvo de hierro puede almacenarse y transportarse de forma más sencilla durante largos períodos de tiempo, lo que podría reducir la inversión en la construcción de infraestructura energética a gran escala. El exceso de electricidad renovable en Europa también se puede utilizar para completar el proceso de regeneración del polvo de hierro, formando así un sistema de ciclo energético regional.
Para evaluar el potencial real de esta tecnología, el equipo de investigación amplió el modelo energético PERSEUS existente basándose en los resultados del proyecto de investigación "Clean Circles" para incluir centrales eléctricas de combustible de hierro, instalaciones de regeneración de hierro y redes de transporte y almacenamiento de apoyo en el sistema de simulación. Luego, los investigadores construyeron un modelo de sistema energético europeo climáticamente neutro para 2050 y compararon la solución de polvo de hierro con tecnologías como el almacenamiento de energía en baterías, el almacenamiento de energía de hidrógeno y la generación de energía con combustible de hidrógeno.
Los resultados de la simulación muestran que en todos los escenarios estudiados, la opción de utilizar centrales eléctricas alimentadas con hierro aparece en la combinación de sistemas energéticos de menor coste. Sin embargo, los investigadores también enfatizaron que este resultado no significa que el polvo de hierro reemplazará la energía del hidrógeno, sino que es más probable que se convierta en un complemento importante de esta última.
Las investigaciones han descubierto que la tecnología del polvo de hierro es particularmente valiosa en países y regiones que carecen de recursos hidroeléctricos o no tienen condiciones de almacenamiento subterráneo de hidrógeno. En estos lugares, el polvo de hierro puede ayudar a mantener estable el suministro de energía cuando la energía eólica y solar son insuficientes durante largos períodos de tiempo. Además, el polvo de hierro también puede compartir algunas de las necesidades de transporte y almacenamiento de energía cuando la capacidad de los gasoductos de hidrógeno y las terminales de importación se acerca al límite superior.
El líder de la investigación dijo que el polvo de hierro puede desempeñar un papel único y económicamente valioso para lograr la neutralidad climática y mejorar la confiabilidad de la energía renovable en el futuro. Sin embargo, si realmente ha llegado la "nueva era del hierro" todavía depende de dos preguntas clave: cómo se necesitan modificaciones a gran escala en las centrales eléctricas de carbón existentes, y si el proceso de reducir el óxido de hierro a hierro metálico puede lograr una eficiencia y economía suficientemente altas.
El equipo de investigación cree que los resultados de la simulación actual muestran que el polvo de hierro tiene el potencial de convertirse en una parte importante del futuro sistema energético climáticamente neutro de Europa, pero su competitividad final aún debe demostrarse mediante una verificación de ingeniería real y una aplicación comercial. A medida que avanza la transformación energética global, este material metálico aparentemente tradicional puede desempeñar un nuevo papel estratégico en la futura era de la energía limpia.
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