Desarrollo de una batería de arena para almacenamiento de energía renovable en zonas rurales

Resumen

Este estudio presenta un sistema innovador y eficiente de captación, almacenamiento y conversión de energía a través de una batería de arena. La batería tiene la capacidad de almacenar energía renovable proveniente de paneles solares y eólicos, así como de recolectar calor residual de cocinas campesinas. La mezcla de arena y arcilla utilizada en la batería es capaz de almacenar energía térmica por largos periodos para su posterior conversión en energía eléctrica. Además, el sistema es capaz de producir hidrógeno verde mediante un electrolizador. El objetivo principal del estudio es presentar una tecnología de almacenamiento de energía amigable con el medio ambiente.

El desarrollo del sistema se realizó a través de una ingeniería conceptual, básica y de detalle. En la ingeniería conceptual se establecieron los conceptos preliminares, el marco normativo, el análisis funcional preliminar y el análisis de ingeniería de materiales y manufactura preliminar. La ingeniería básica se enfocó en la realización del análisis de requerimientos funcionales, no funcionales y restricciones, el análisis de requerimientos operacionales, los cálculos, el diseño CAD a nivel de ingeniería básica y las simulaciones mediante análisis de elementos finitos en ANSYS. En cuanto a la ingeniería de detalle, se elaboró CAD a nivel de ingeniería de detalle con planos de fabricación y soporte, para la elaboración de un prototipo funcional. El proceso de captación y conversión de energía se controla y monitorea por medio de un sistema inteligente de captación y conversión de energía.

El prototipo funcional se someterá a un proceso experimental para evaluar su capacidad real de almacenamiento de energía térmica, determinar el nivel de eficiencia real y evaluar su capacidad para satisfacer las necesidades energéticas de una vivienda promedio rural. La producción de hidrógeno verde, como fuente de energía limpia y renovable, es una ventaja adicional sumada al desarrollo de la batería de arena.

En conclusión, la batería de arena representa una solución innovadora y sostenible para el almacenamiento de energía renovable, con potencial para ser ampliamente implementada en zonas rurales y áreas aisladas. La combinación de la generación de energía solar con la recolección de calor residual y la producción de hidrógeno verde es una excelente opción para la creación de sistemas de energía renovable y sostenibles.