Crédito: Universidad de Texas A&M
ICE tiene un historial probado cuando se trata de enfriar bebidas en el verano, entonces, ¿por qué no dar un paso más? Un gran paso, de hecho, como sistemas de almacenamiento de energía térmica, a menudo llamados “baterías de hielo”, están recibiendo un impulso de la investigación de ciencias de los materiales en la Universidad de Texas A&M.
El Dr. Patrick Shamberger, profesor asociado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, enfoca su investigación sobre los materiales utilizados para almacenar y liberar energía térmica. En un papel publicado En el Journal of Physical Chemistry C, él y los coautores exploran cómo mejorar el rendimiento de estos materiales.
Cómo funciona
Los sistemas de batería de hielo funcionan congelando agua u otros materiales por la noche, cuando la electricidad es más barata y la demanda es menor. El frío almacenado se usa para enfriar edificios durante el día, reduciendo el uso de energía máxima y reduciendo los costos. Si bien el concepto no es nuevo, la investigación de Shamberger aborda un desafío clave: cómo hacer que los materiales dentro de estos sistemas sean más eficientes, estables y duraderos.
“La tecnología de batería de hielo ha existido por un tiempo”, dijo Shamberger. “Pero hay problemas en el lado del material que me interesa: ¿Cuál es el material correcto a la temperatura adecuada? ¿Podemos hacerlo reversible? ¿Podemos durar 30 años?”
Aunque los sistemas ahorran energía al depender menos de la red eléctrica durante el día, todavía atraen energía por la noche para congelar el agua; Los sistemas más grandes se congelan alrededor de 500,000 libras de hielo todas las noches.
La mezcla correcta
El equipo de Shamberger está desarrollando hidratos de sal (sal que contiene moléculas de agua como parte de su estructura cristalina) y otros compuestos que pueden almacenar y liberar energía térmica a las temperaturas más óptimas para el medio ambiente.
Al adaptar el rango de temperatura de estos materiales, el equipo tiene como objetivo mejorar la eficiencia energética y hacer que los sistemas sean más compatibles con aplicaciones de enfriamiento y calefacción, especialmente en edificios que usan bombas de calor.
“Lo estamos poniendo a una temperatura específica, por lo que es compatible con un enfoque particular de integración del sistema HVAC”, dijo Shamberger.
Uno de los mayores desafíos técnicos es la “segregación de fase”. En muchos sistemas de hidrato de sal, el material se separa en diferentes fases sólidas y líquidas con diferentes composiciones y densidades, lo que puede degradar el rendimiento con el tiempo.
El estudio investiga cómo prevenir esta degradación al comprender mejor la termodinámica de estos materiales. El objetivo es identificar composiciones que sean más estables y que puedan andar en bicicleta de manera confiable durante muchos años.
Un futuro más fresco
El objetivo más amplio de la investigación de Shamberger es apoyar una red de energía más flexible y resistente. A medida que las fuentes de energía renovable como la energía solar y el viento se vuelven más comunes, la cuadrícula enfrenta una variabilidad creciente tanto en la oferta como en la demanda. Las tecnologías que pueden desplazar el uso de energía lejos de las horas pico se están volviendo esenciales.
“No queremos resolver problemas de red construyendo más centrales eléctricas”, dijo Shamberger. “Esa es una solución muy costosa y tendrían que cobrar tasas más altas en general”.
Al almacenar el frío cuando la electricidad es barata y usarla cuando la demanda es alta, los edificios pueden reducir sus facturas de energía y ayudar a estabilizar la red. Shamberger dijo que el sistema ideal sería uno que se integra perfectamente en los sistemas HVAC existentes y funciona automáticamente. Los sistemas de baterías de hielo ya están en uso, incluso en el edificio Madison de 30 pisos en la ciudad de Nueva York.
Más información: Denali Ibbotson et al, mutabilidad de las partículas de nucleación en materiales de cambio de fase de hidrato de sal reactiva, The Journal of Physical Chemistry C (2024). Doi: 10.1021/acs.jpcc.4c03913
Proporcionado por la Universidad de Texas A&M
Cita: los edificios refrigerados por hielo podrían aliviar la tensión en la red eléctrica (2025, 27 de agosto) Recuperado el 27 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-ce-cooled-ease-strain-power.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
