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Una nueva investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, abre el camino para que los edificios de hormigón almacenen energía como una batería gigante.
Imagina un edificio entero de hormigón de veinte plantas que pueda almacenar energía como una batería gigante. Gracias a una investigación única de Chalmers University of Technology (Suecia), esa visión podría hacerse realidad algún día. Investigadores del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil han publicado recientemente un artículo en el que se expone un nuevo concepto de baterías recargables, hechas de cemento.
La necesidad cada vez mayor de materiales de construcción sostenibles plantea grandes retos a los investigadores. La doctora Emma Zhang, procedente de la Chalmers University of Technology (Suecia), se unió al grupo de investigación del profesor Luping Tang hace varios años para buscar los materiales de construcción del futuro. Juntos han conseguido desarrollar un concepto pionero en el mundo para una batería recargable a base de cemento.
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.
Figura 1. Baterías recargables a base de cemento utilizadas como hormigón en funcionamiento. Ilustración: Yen Strandqvist.
Los resultados de estudios anteriores que investigaban la tecnología de las baterías de hormigón mostraron un rendimiento muy bajo, así que el equipo se dio cuenta de que tenía que pensar en otra forma de producir el electrodo.
"Esta idea particular 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 a base de 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 cemento 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.
Una clave potencial para resolver los problemas de almacenamiento de energía
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. Los investigadores ven aplicaciones que podrían ir desde la alimentación de LEDs, la provisión de conexiones 4G en zonas remotas o la protección catódica contra la corrosión en infraestructuras de hormigón.
"También podría combinarse con paneles de células solares, por ejemplo, para suministrar electricidad y convertirse en la fuente de energía para los sistemas de vigilancia de las autopistas o los 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".
Los aspectos de la vida útil siguen siendo un reto
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.
"Dado que las infraestructuras de hormigón suelen construirse para durar cincuenta o incluso cien años, habría que perfeccionar las baterías para que se ajusten a ello, o para que sean más fáciles de intercambiar 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.
Para más información, visite: chalmers.se
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