Fuente de energía y almacenamiento de energía transportable.

Fuente de energía y almacenamiento de energía transportable

La presente invención hace referencia a una fuente de energía y un almacenamiento de energía transportable, con el cual se puede transportar energía, de forma material, desde zonas distribuidas por todo el mundo que posean, por ejemplo, abundante energía solar, energía eólica u otra energía neutra respecto al CO₂ , como por ejemplo, desde el ecuador, hacia zonas con alta demanda de energía, como por ejemplo, Europa.

En general, la escasez y el coste de la energía es problemática, las reservas de petróleo en el mundo son limitadas y las emisiones de CO₂ durante el uso de la energía deben controlarse.

Por lo tanto, siempre existe la necesidad de crear fuentes de energía que proporcionen fuentes de energía, en lo posible, neutras respecto al CO₂ y que puedan ser utilizadas en zonas industriales.

Se han realizado bastantes esfuerzos para hacer que la energía almacenada en rocas o arenas de origen natural pueda ser utilizada a lo largo del mundo. Particularmente, en relación con la extracción de silicio, ya se han hecho intentos para extraer energía del cuarzo o la arena. Esto se realiza mediante compuestos análogos a los hidrocarburos, los cuales deben obtenerse químicamente a través de una serie pasos intermedios que requieren un alto consumo energético.

Sin embargo, siempre se ha fracasado a causa del balance energético negativo que surge considerando todos los factores como la liberación de la energía contenida, el transporte, etc.

El objeto de la presente invención consiste, entonces, en crear una fuente de energía transportable, mediante la cual, con un balance energético positivo, se pueda absorber energía en el ecuador, por ejemplo, como energía solar y liberarla nuevamente en Europa Central. La fuente de energía también puede ser utilizada en sí misma para almacenar energía excedente en países industrializados.

La invención consiste en un procedimiento para el transporte de energía y el almacenamiento de energía de acuerdo con la reivindicación 1. Las formas de ejecución preferidas están definidas en las reivindicaciones relacionadas. El objeto de la revelación es una fuente de energía en forma de un metal elemental; en donde el metal es un metal electropositivo. También es objeto de la revelación el uso de un metal electropositivo como fuente de energía y un almacenamiento de energía. En el marco de la presente invención, se denomina como fuente de energía a un material que capture energía renovable y neutra respecto al CO₂ alrededor de todo el mundo, que después pueda transportarse de la manera más rentable posible y que libere en cualquier momento nuevamente la energía almacenada. La fuente de energía es adecuada para ser utilizada directamente en forma de células electroquímicas primarias para la generación de energía eléctrica, por reacción con nitrógeno atmosférico para la producción de fertilizantes y al mismo tiempo para generar energía térmica, así como únicamente por combustión para la obtención de energía. La fuente de energía se encuentra posicionada distal al comienzo de una posible cadena energética. La fabricación de células solares permite la transformación directa de la luz solar en energía eléctrica. La fuente y el almacenamiento de energía presentado hasta ahora, se puede utilizar para el almacenamiento de energía generada de manera fotovoltaica.

Preferentemente, se selecciona un metal que está disponible en cantidad suficiente. Con una presencia de 0, 006% de la superficie de la tierra, el litio es comparable al cobre y al tungsteno en yacimientos naturales. El litio presenta ventajas con respecto a los otros metales alcalinos y alcalinotérreos en lo que se refiere a sus propiedades de transporte y a la liberación de energía. También se deben destacar otros elementos electropositivos que puedan considerarse para almacenamiento y fuentes de energía en el sentido de la invención, tales como el zinc, el magnesio, el aluminio y/o los lantánidos, que también existen en una cantidad suficiente y pueden usarse aquí como fuentes de energía. De manera preferida, el metal es un metal altamente electropositivo que además es ligero. Especialmente adecuados son los metales como el litio. El litio, con una densidad de 0, 534 g/cm3 es después del hidrógeno sólido, el más ligero de todos los elementos sólidos.

Por la particular configuración electrónica del litio en su forma elemental, este metal tiene la mayor electropositividad conocida, ya que la disposición para entregar el único electrón al subnivel 2s es muy alta. Por lo tanto, el litio tiene el mayor potencial negativo posible de -3, 045 voltios.

El ciclo de almacenamiento de energía se desarrolla de la siguiente manera: En primer lugar, la fuente de energía de litio se produce a partir del carbonato de litio de origen natural o de las sales derivadas del mismo mediante electrólisis de sal fundida.

Al igual que los otros metales alcalinos, como el sodio y el potasio, el litio reacciona violentamente con agua y aire, aunque de manera no tan intensa.

Conforme a la invención, el litio se puede transportar con contenedores macizos, de manera que se presente la menor superficie posible a una acción de aire y agua. De esta manera, el litio se puede fundir termosolarmente y bombearse en forma líquida. Para el almacenamiento, la fuente de energía se deja solidificar.

Esto es igualmente válido para los otros metales alcalinos y en una medida limitada también para zinc (que no forma parte de la presente invención) .

Una forma alternativa de transporte conforme a la invención es también el hidruro de litio, que se transporta en forma sólida. También es concebible el uso de otros derivados de litio, como por ejemplo compuestos complejos de litio (que no forman parte de la invención en cuestión) .

Para la liberación de la energía se utiliza, conforme a la invención, la reacción con agua o con oxígeno atmosférico. Los hidróxidos u óxidos resultantes se conducen nuevamente al circuito.

Los productos generados en el caso de presentarse una avería durante la reacción con oxígeno o agua son todos solubles en agua y se neutralizan mediante CO². Por lo tanto, en comparación con la energía nuclear, no es esperable ningún daño a largo plazo en el medio ambiente.

El litio ya se utiliza como material activo en electrodos negativos. Debido al potencial estándar de aproximadamente -3, 05 voltios (el más negativo de todos los elementos) y a la alta tensión de célula resultante del mismo, así como a la alta capacidad teórica de 3, 86 Ah/g, el litio es un material de electrodo negativo (material catódico) "ideal" para células electroquímicas. Por ello, se puede obtener energía eléctrica en las células electroquímicas primarias, por ejemplo, en combinación con un ánodo de aire.

La utilización de litio conforme a la invención muestra cuáles son las ventajas de utilizar las fuentes de energía transportables propuestas según la invención en comparación con el estado del arte, como por ejemplo, la obtención de energía a partir de petróleo. El litio se puede producir electroquímicamente a partir de rocas de origen natural o de productos de desecho del tratamiento de sal de sodio y potasio (en forma de carbonato) por electrólisis, en particular por electrólisis de fundición. El hidruro de litio se puede generar directamente a partir de los elementos por una reacción termosolar a temperaturas elevadas.

Para la electrólisis, se pueden utilizar cualquier tipo de energía renovable. Conforme a la invención, se utiliza energía eólica, energía solar, biogás o el excedente de energía eléctrica de centrales nucleares para la obtención de litio puro en su forma elemental. El litio se transporta en forma de metal puro o en forma de hidruro. Sin embargo, se requieren medidas de precaución, por ejemplo, en el transporte marítimo, el metal puede transportarse en buques de doble casco, en donde, de por sí, los riesgos ambientales del transporte son menores que en transporte de petróleo, ya que todos los productos de reacción del litio con agua u oxígeno atmosférico son solubles en agua.

El litio (0, 54 g/cm3) o el hidruro de litio (0, 76 g/cm3) tienen una densidad considerablemente menor que el agua. Por lo tanto, para los buques o los contenedores que estén cargados con el almacenamiento de energía, éste se consideraría insumergible. Esto también es válido en cierta manera para los otros metales alcalinos.

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