Crisis Energética Foros

La cal viva (oxido de calcio, CaO) obtenida de la roca caliza (carbonato cálcico, CaCO3) por calcinación de esta almacena mucha energía en su molécula, gran parte de la cual se desprende violentamente en forma de calor ()cuando combinamos la cal viva con agua para formar cal apagada (hidróxido cálcico, Ca(OH)2). Tanto es así que el calor generado en dicha reacción hace hervir el agua.

Las reacciones que intervienen son:

CaCO3 + 21000 calorías -> CaO + CO2

CaO + H2O -> Ca(OH)2 + 15540 calorias


Posteriormente ocurre una tercera reacción llamada carbonatación o fraguado, donde la cal apagada reacciona con el CO2 atmosférico (ya que tiene gran afinidad a este gas) y se transforma nuevamente en carbonato cálcico (CaCO3), cerrando el ciclo:

Ca(OH)2+ C02 -> C03Ca + calor


Por tanto, podemos usar la cal viva como almacen energético, a modo de combustible, del cual podremos obtener la energía en el momento que la necesitemos con solo añadirle agua. Y tras su uso podemos regenerarla nuevamente calcinandola en un horno. Tanto es así, que incluso la Universidad de Valencia ya estuvo investigando este hecho

Enlace editado por el moderador: URL demasiado larga descuadra la página. Se recomienda leer el ¡enlace erróneo!

(enlace).

Para la calcinación existen diversos hornos, aunque los más eficientes son los de ciclo continuo, donde se aprovecha gran parte del calor. A mí se me ocurre que estos hornos podrían calentarse mediante concentración solar.

El apagado de la cal viva puede llegar a alcanzar incluso algunos cientos de ºC, con lo cual se podrían mover motores mecánicos o calentar agua para calefacción o ACS.

En los siguientes enlaces se describen los procesos que intervienen:

Cales, Compuestos de calcio | Textos Científicos
aquí
Cal aérea


Las ventajas de la cal como vector energetico son claras y bastante conocidas:

1. No tóxico.
2. No se generan residuos.
3. Muy barata.
4. Almacena gran cantidad de energía.


Me gustaría conocer vuestra opinión. Por cierto, ¿alguien podría calcular la cantidad de energía aprovechable en 1 Kg de cal viva (CaO) cuando se combina con agua?

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¿Les habéis dicho a vuestros hijos que les estamos robando el futuro?
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La cal viva fluye tan bien como el petróleo? Puede transportarse grandes distancias con un mínimo de gasto energético? Y almacenarse en condiciones secas y sin CO2? Puede el calor de reacción controlarse tan bien como una combustión? Cómo produciría energía mecánica de forma directa? O energía eléctrica? El calor por sí sólo no es útil...

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Segunda ley: "No crescerás exponencialmente"

Cristian: el calor puede ser convertido en energía mecánica, y por lo tanto en electricidad a través de un motor Stirling.
Que no pueda ser transportado a grandes distancias no quiere decir que no pueda ser usado como un medio local de almacenamiento térmico. De hecho ya hay sistemas de almacenamiento térmico que utilizan el mismo principio que describe Jarp.
Además poder almacenar calor en forma estable por largos períodos podría ser muy útil para la difusión y masificación en el uso de la energía termosolar.
Saludo

Es un sistema bastante malo de almacenamiento de energia, por lo poco denso energeticamente hablando.

La entalpia molar standard de las reacciones son
- CaO + H2O -> Ca(OH)2 63,7 KJ/mol

Reaccion rapida y posible de usar como fuente de energia


Como un mol de CaO son 56 g, 1Kg de CaO son 17,87 moles.
Asi que la reaccion de 1Kg produce 63,7 * 17,87 = 1138,3 KJ

La cantidad minima de agua reactiva serian tambien 17,87 moles de agua = 321,7 g de agua.
Si se añade un poco mas para que se caliente y evapore y se aproveche esa energia, dependeria de cuanta se añade para calcular a que temperatura llegaria con esos 1138,3 KJ.
1138,3 KJ son 271,9 Kcal asi que servirian para hervir 2,7 litros de agua (mas o menos)

Un saludo

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Piensa globalmente pero actua localmente

Cuál es la temperatura (y presión) máxima del vapor de agua producido por intercambio de calor con la cal viva absorbiendo agua? Cuál sería el coeficiente de transferencia de calor entre el lecho sólido de cal y la pared de un intercambiador de calor?
Cuánta agua es necesario reponer por kWh generado (final, eléctrico)?
Análisis exergético del proceso?

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Segunda ley: "No crescerás exponencialmente"

Christiancarioca dijo:

1. El carbón tampoco fluye como el petróleo y se transporta a grandes distancias. Además, la cal se puede producir y usar de forma local, mientras que el petróleo NO se puede producir de forma local y hay que traerlo desde los yacimientos a miles de kilómetros. Así que nos ahorrariamos miles de kilómetros de oleoductos, barcos petroleros y refinerías.

2. El almacenamiento de la cal viva es muy simple, solo necesita un recipiente cerrado, pudiendo valer algo similar a los silos para el grano. Es más, antiguamente en las caleras la cal viva se conservaba durante meses simplemente tapada con una capa de cal apagada.

3. La reacción de apagado de la cal es rápida y puede controlarse muy bien controlando la entrada de agua y cal en el reactor. En este sentido no hay diferencia alguna con la combustión de combustibles fósiles, incluso tiene la ventaja de que no se producen productos tóxicos ni contaminantes.

4. Actualmente ningún motor de combustible produce energía mecánica de forma directa (esto solo ocurre en los músculos de los animales, donde la energía química se transforma directamente en energía mecánica). La energía química se transforma en calor y este en energía mecánica, con lo cual no hay ninguna diferencia entre la cal y el resto de combustibles. Idem para la energía eléctrica, salvo las celulas de combustible, donde el combustible se transforma directamente en electricidad.

El calor producido por la reacción de apagado de la cal puede usarse por diversos motores y de forma mucha más eficiente que otros combustibles, ya que al no producirse gases de escape no se pierde calor con estos. Algunos motores podrían ser: máquina de vapor, stirlings, turbinas... incluso pueden fabricarse motores de combustión interna donde la cal reaccione con el agua dentro del cilindro.

5. Por cierto, el calor por sí solo SI es útil, y mucho. El mayor gasto energético de una vivienda es para producir calor: agua caliente, calefacción y cocina. Y en la industria también se emplea una gran cantidad de energía en producir calor.


Eduardo37, ¿podrías dar algunas referencias de esos sistemas de almacenamiento térmico que citas y que utilizan este principio? Te lo agradeceríamos.


Kalevala dijo:

Gracias Kalevala por tus cálculos. Pienso que no se puede decir tan rápidamente que es un sistema bastante malo de almacenamiento de energía, pues eso es muy relativo y depende de con qué se compare. Por ejemplo, la cal almacena menos energía que los combustibles fósiles pero MÁS energía que una bateria de plomo-acido (comparándola en peso).

Todos sabemos que los combustibles fósiles son una maravilla en almacenamiento energético y que dificilmente se pueden igualar, por lo que no debemos empeñarnos es buscar algo similar a ellos, ni tomarlos como referencia. También hay que mirar otros aspectos y ver si es viable económicamente.


A priori, como dice Eduardo37 la cal podría solucionar el inconveniente de hacer coincidir la producción con la demanda en la energía solar, e incluso en otras energías renovables como la eólica, ya que el exceso de energía podría usarse para calentar un horno y producir cal viva, la cual estaría disponible para ser usada en momentos de baja producción (por las noches, en días nublados, en días de poco viento...), haciéndonos independientes de las energías fósiles.

Es más, al calcinar la cal en el horno se produce CO2 muy puro y libre de contaminantes que podría usarse para cultivos vegetales en invernaderos, e incluso en los discutidos cultivos de algas.

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Jarp: copio una intervención que realicé en el hilo almacenamiento de energía solar:

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Bien, por lo visto SOLZINC no fue lo que se esperaba, pero la idea de almacenar energía solar por largos períodos sigue estando vigente.

Una posibilidad concreta de almacenamiento de calor solar puede ser mediante reacciones químicas exotérmicas de carácter reversible.

El termogel es un dispositivo químico que puede servir para aliviar dolores y en la aplicación localizada de calor. Se trata de una pequeña bolsita con un compuesto que reacciona produciendo calor y que puede recargarse sumergiéndolo en agua hirviendo.

http://www.termogel.com.ar/termogel/index1.htm

Evidentemente la cantidad de calorías almacenadas en una bolsa de termogel tiene que ser pequeña y además la temperatura no sobrepasa los 60°C, pero el método ejemplifica un procedimiento posible para el almacenamiento de calor que podemos conseguir por medio de la energía solar.

Estas pequeñas bolsas podrían servir para mantener en funcionamiento un pequeño motor Stirling durante el tiempo que emitan calor y luego pueden ser recargadas utilizando un pequeño horno solar.

Otro ejemplo de almacenamiento químico de calor: las raciones de los marines.
http://plinios.tripod.com/pobrecit.htm

La gran ventaja de estos sistemas de almacenamientos es la posibilidad de conservar el calor por lapsos muy prolongados para poder usarlo en el momento que más falta haga y además que pueden ser transportados sin necesidad de aislamiento térmico. Y por supuesto que también la posibilidad de usarlo infinidad de veces.

La incógnita es si es un procedimiento escalable a mayores dimensiones que permita almacenar grandes cantidades de calor solar.

Saludos.

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Máquina que almacena energía solar en forma química, no térmica, mediante el secado de bromuro de litio.

http://www.climatewell.com/files/ClimateWell%2010%20Product%20Description%20Spanish.pdf

Para uso en calefacción, refrigeración y ACS. Solo falta adosarle un Stirling para obtener electricidad y cubrir las necesidades de una vivienda (sin utilizar paneles fotovoltaicos)

aquí la noticia:

http://www.energias-renovables.com/paginas/Contenidosecciones.asp?ID=11034&Tipo=&Nombre=Solar%20t%E9rmica

si bien es una máquina muy compleja lo que rescato es la idea del almacenamiento químico de energía solar, algo a lo que se le ha dado muchas vueltas en el foro, y que resuelve el principal inconveniente de la fuente principal de energía renovable: su aleatoriedad.

ahora falta hacer de este método algo realmente accesible, simple y económico.

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son los 2 últimos mensaje de este hilo:

almacenamiento de energia solar - Crisis Energética

Como ejemplos de almacenamiento térmico mediante el uso de reacciones químicas he tomado al termogel, las racciones alimentarias de nuestros amigos, los marines, y el sistema utlizado por el Climatewell.

He leído que la idea de almacenar energía solar mediante el secado de sales se ha discutido en algún foro, y hasta alguien propuso el nombre de combustibles solares. Para que sea viable deberíamos contar con alguna reacción entre sales-agua que luego pudiera ser revertida mediante el uso del calor solar, preferentemente sin concentración, con un calor de reacción del orden de entre los 150º a 250º.

A proposito de este tema he leído esta noticia que refiere a un método como el propuesto:

http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Invento/espanol/almacenamiento/energia/solar/explotado/comercialmente/extranjero/elpepisoc/19810602elpepisoc_10/Tes/

No estaría de más lograr averiguar de que se trata el mencionado "invento".

Saludos

Pd: listado de reacciones con agua.

Nota Reacciones qumicas peligrosas con el agua

Perdón, donde dije calor de reacción debí decir temperatura de reacción.

Gracias Eduardo37, veo que ambos estamos en la misma onda desde hace tiempo, ya que yo también he sacado este tema en varios hilos antiguos, como el de energía solar sin concentración. La transformación de calor en energía química debería ser uno de los temas más importantes a desarrollar en estos tiempos, ya que solventaría en gran medida el problema principal de las renovables.

Desde mi punto de vista, lo ideal sería encontrar una reacción o conjunto de reacciones químicas que convirtieran el calor solar (sin concentración a poder ser) en energía química, quedando así almacenada para su posterior uso cuando sea requerida.

A la hora de usar dicha energía almacenada habría varias opciones, según a que se destine, aunque lo más interesante sería convertirla en electricidad directamente desde la energía química, de la misma forma que ocurre en una batería. Es decir, en conjunto se trataría de un acumulador que se carga con calor y se descarga en forma de electricidad.

Teniendo en cuenta que existen infinitas combinaciones químicas este tipo de acumulador es posible, y todo consiste en encontrar la forma de hacerlo viable, es decir, con materiales asequibles y con una tecnología lo más simple posible. Hasta la fecha siempre hemos usado la energía mecánica como intermediaria entre la energía térmica y la electricidad, perdiéndose gran parte de esta energía en la fase mecánica, además de lastrarnos de por vida con el mantenimiento y desgaste que conlleva la mecánica. Por ello, creo que transformar el calor en química y esta en electricidad es algo totalmente revolucionario.

En fin, más o menos he definido mi concepto de acumulador térmico->eléctrico. ¿Qué os parece?

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Como dice Alb, vamos a hacer numeros gordos :)

Imaginemos que estamos en un escenario madmaxista:
Y queremos almacenar el calor del verano para el frio invierno. Aqui en Finlandia ya ahorraria mucha leña. En casa de Amon Ra seguro que tambien se agradeceria ;)

Supongamos una casa de 100 m2 con techos a 2,40m, total 240 m3 de aire a calentar a 20C. Supongamos tambien una casa cuadrada de 10 * 10 m, superficie de paredes = 40 *2,40 = 96 m2.
Fuera estamos a 0C, luego diferencia termica 20 grados.
Consideramos que el calentar la casa (1 vez al año) es despreciable frente al gasto de mantener la temperatura dia a dia, asi que solo debemos contrarestar el calor por perdidas y renovacion de aire (si alguien domina estos temas puede corregirme)
Calefaccion

Carga termica = K * S * (Tint - Text) donde K es el coeficiente de transmision de calor de las paredes, S la superficie de las paredes y lo otro es la diferencia de temperatura.
Cc = 2 Kcal/(m2 * h * grado) * 96 m2 * 20 grados = 3840 Kcal/h

Ese "2 Kcal/(m2 * h * grado)" representa un coeficiente de trasmision intermedio entre una pared de ladrillo con enfoscados dentro y fuera y una pared de bloques de hormigon ligero (ver el link anterior)

Consideramos que solo calefactamos 14h al dia, luego aumento de 20% (como dice el link de arriba)

3840 Kcal/h * 14h * 1,2 = 64512 Kcal/dia

Como habia calculado mas arriba:
que son, redondeando, 272 Kcal

Tenemos 64512 Kcal/dia / 272 Kcal/Kg = 237 Kg/dia de cal viva, unos 9 sacos de 25 Kg

Como la densidad de la cal viva es de entre 1,1 (suelta) y 1,25 (compactada) TM/m3 (registro de producto) significa un volumen para 3 meses (90 dias) de invierno de 0,24 TM/dia * 90dias / 1,1 TM/m3 = 19,63 m3

Necesitas un buen silo de cal viva solo para calentar la casa. No me imagino si ademas quieres producir electricidad

Pero es mejor que nada, eso si!!!

Un saludo

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Piensa globalmente pero actua localmente

Ahhh, olvide la renovacion de aire.

Segun el link anterior
q = V * Ce * D * n * (Tint - Text) siendo q las perdidas calorificas debidas a la ventilacion en Kcal/h, V el volumen de la casa, Ce el calor especifico del aire (0,24 KCal/Kg y grado), D la densidad del aire (1,21 Kg/m3), n el numero de renovaciones (digamos 2 por hora) y el resto la diferencia de temperatura (20 grados)

Asi que queda 557 Kcal/h, un 15% del calor calculado antes, asi que añadele este 15% al silo y te quedan 25m3 de silo.

Sigues pensando ...


A mi no me parece bastante malo pero muy bueno tampoco parece, no?

Pero no me lo tomes a critica destructiva, creo que esta linea es la que hay que seguir.
Como he dicho antes, un sistema para almacenar el exceso de energia del verano y aprovecharlo durane el invierno seria muy util, aunque solo fuera como calefaccion y para cocinar, para no morirse de frio ni de hambre.

Tal vez otra sustancia!?

Un saludo

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Piensa globalmente pero actua localmente

Ante todo gracias Kalevala por usarme de referencia, pero no e querido entrar en este hilo y tener divergentes opiniones con el iniciador ,pero comentare que aunque las diferencias termicas entre exterior e interior que se dan en esta zona no son tan acusadas temperatura media en innvierno de 10 a 12 ª son solo alguna quincena donde se llega a algo menos, con lo que las necesidades reales en mi caso son mucho menores,pero valga tus calculos que son correctos en linia de maxima, .

Ya comente en otros hilos que los sistemas estacionales de acumulacion de calor del invierno sobre el verano ,los proyectos realizados utilizando agua correspondia mas o menos a un volumen de agua devidavente aislado eqivalente al volumen a calefactar,estudios ya realizados por la universidadd del Mit de Massachsets en los 70.

Uno de los sistemas mas economicos como material de acumulacion termica usado en muchos proyectos y que forma parte de los acumuladores termicos de calor para uso en calefaccion es la grava (problema su gran volumen ) este forma parte de la estructura del edificio y rescibe el calor de paneles termicos de aire que recirculan dicho aire y este es acumulado en la grava cuando se necesita se abren las trampilas del acumulador a la casa y se estrae el calor.

El uso de el agua y el aire tipicamente y el tropezar con los grandes volumenes necesarios para integrarlos integrarlos con la misma construccion fue lo que llevo a los investigadores a la busqueda de otros materiales donde ya di las caracteristicas de las sales eutcnicas y sus valores de acumulacion y temperaturas de cambio de fase.

Pero si de ganancias termicas se habla el metodo mas sencillo es el de la ventana 1 metro 2 de ventana de doble vidrio aislada y con persiona al exterior para cerrar en las horas de no insolacion capta directamente la energia correspondiente a dicho metro osea se si hablamos de 1 m2 tendriamos con una insolacion media como en valencia de 5 horas de insolacion aproximadamente tendriamos sobre los xxx kcalorias dia gratis y sin tecnologias extrañas y complejas con lo que con una superficie de 4 m2 serian esto tendria que calcularlo mas exactamente.



Vidrio simple radiacion a Sur


Enero 337 cal=cm2 /dia
Fefrero 261
Marzo 227
octubre 225
Noviembre 212
diciembre 228
Claro esto no es acumulacion termica por metodos fotoquimicos dado que la acumulacion se realiza en el propio edificio.
Las diferncias para conseguir el confort termico se consiguen con el metodo mas antiguo y experimentado de la humandiadad de milenios
I en mi caso la mejor mas clasica antigua y barata de tenerla cerca ( que es el gran problema de siempre la energia solar es dispersa)utilizo la de los captadores de energia solar gratis que la nataruraleza me da sin mas esfuerzo que el ir a cosecharla y cortarla trocearla y trasportarla a casa a su lugar de tranformacion que con su eficacia fotosintetica dada y su capacidad para obsorver el CO2 y concentrarlo con una capacidad de 4500Kcalorias /kilo me ofrece gratis sin mas inversiones que mi propio trabajo y mis herramientas.
Pido perdon por derivarme fuera de las intenciones de este hilo.

saludos.

Concentracion energetica de la leña entre 4000 Kcalorias /kilo y 4500Kcalorias/ segun variedades y estado de humedad este estado de humedad se consigue jerandalo desde la poda al invierno secada al sol y protegida de la lluvia.

SE denomina deshitratacion natural o secarse al sol.

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La energia mas limpia es la que no se usa

Kalevala y AmonRa, ¿acaso es mejor una batería eléctrica convencional? NO, la cal viva almacena más energía que una bateria (comparándolas en masa).

Por otro lado, ¿quién ha hablado de guardar el calor del verano para todo el invierno? Estoy sugiriendo guardar el calor del día para la noche y para los días nublados, pero no para todo el invierno. Asumo que habrá lugares en los que no sale el sol en todo el invierno, pero no es lo general.

Actualmente, el impedimento principal de la energía solar y la eólica es su disponibilidad, y sistemas como este podrían solucionarlo. Puse la cal como un ejemplo por su abundancia, bajo coste y simplicidad, pero mi intención es que se investigue esta línea, y sobretodo mi propuesta acumulador térmo->eléctrico (sin pasar por la fase mecánica), o simplemente poder convertir calor en electricidad directamente, tal como lo hacen los pares termoeléctricos pero de forma mucho más eficiente y viable.

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Pero Jarp la intencion es buena, pero existe algun efecto fisico mas aparte del termoelectroco que aqui ya se a tratado en algunos hilos y se conoce sus rendimientos de mismo por el cual se pueda producir electricidad con bajas temperaturas?

Buscaste la energia necearia para extraer transportar y distribuir dicha cal viva una vez su efecto a acabado ahi que reemplazarla a diario donde pondras los restos revitalizandola.

La cal no tienen energia electrica acumulada el acumulador de plomo o de otro tipo si. Eso ya lo sabes perfectamente.

Ya existen motores Stirling a leña ya esta funcionando, puedes quemar alcohol y hacelos funcionar tambien eso si que queremos seguir gastando 5000 watios y microondos y demas imposible , pero, eso , no es el problema el problema es como se a dicho aqui hasta la saciedad el tipo de produccion y sistema.

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La energia mas limpia es la que no se usa

AmonRa, creo que no captas el concepto que propongo, ya que te ciñes exclusivamente a los ejemplos que doy y encima lo haces de forma pesimista. Intentaré explicarlo con otras palabras. Se asume que convertir el calor en electricidad mediante pares termoelectricos es algo muy poco eficiente, y por ello propongo otra alternativa, la cual describo a continuación.

Las siguientes dos premisas están demostradas que son ciertas:

1. Es posible convertir el calor en energía química, tal como ocurre en todas las reacciones endotérmicas.

2. Es posible convertir la energía química en electricidad, tal como sucede en las baterías de cualquier tipo: secas, alcalinas, ácido-plomo, ion Li, etc...


Sumando estas dos premisas, obtenemos por lógica que es posible convertir el calor en energía química y esta a su vez en electricidad. Es decir, es posible crear un sistema químico en el que entre energía en forma de calor y salga energía en forma eléctrica. De esta manera se sustituiría la parte mecánica que se utiliza actualmente para producir electricidad del calor (calderas, turbinas, generador eléctrico, etc...) por reacciones químicas, abaratando enórmemente los costes.

Este es mi concepto revolucionario, es algo POSIBLE y todo consiste en buscar la forma de conseguirlo de manera viable.

Ólvidate de la cal o cualquier otra cosa que se haya comentado anteriormente y piensa exclusivamente en el concepto propuesto. Ya me dirás que opinas.

Por cierto, conociendo las ganas de energía que tiene la sociedad actual y la casi imposibilidad de hacerlos cambiar de idea, me da miedo pensar en utilizar la biomasa como combustible, así que no estoy de acuerdo contigo en usar la leña, el alcohol o el aceite para producir energía. Antiguamente con una población muy inferior a la actual eso podría ser posible, pero ahora mismo, con la superpoblación que tenemos me temo que arrasaríamos los bosques que aún nos quedan. Solo tienes que pensar que ya hemos quemado casi la mitad del petróleo mundial, cuya energía es la acumulada por las algas durante millones de años, ¿para cuanto nos iban a durar los bosques actuales a ese ritmo? Ya estás viendo lo que está ocurriendo con los biocombustibles. Lo siento, pero mientras no se cambie esta forma de vida, pretender usar la biomasa es un crimen.

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Jarp,
aunque tus dos premisas son ciertas, la energia quimica de la premisa 1 no es la misma que la energia quimica de la premisa 2, por lo tanto no se pueden unir.
Como buen biologo, debes saber que no hay enzima ni complejo enzimatico capaz de transformar el calor en enlaces quimicos de alta energia que son los necesarios para producir electricidad celular (cadena transportadora de electrones).
La vida, en sus millones de años de evolucion, no ha encontrado la respuesta que tu estas buscando, te deseo suerte ;)

Solo el efecto termoelectrico, con un rendimiento pauperrimo lo consigue.

El calor (vibracion atomica) es la forma mas degradada de energia mientras que la electricidad (movimiento de electrones) es una de las mejores.
Cosas de la entropia.

Tal vez a altas temperaturas (incompatibles con la vida) encuentres algo!

Mientras tanto me quedo con la idea de almacenar el calor del verano para el invierno, si yo te contara de los inviernos de por aqui ya veras como te interesaria encontrar alguna solucion.

Un saludo

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Piensa globalmente pero actua localmente

Gracias kalevala por la explicacion que no podia hacer mejor que tu .

Solo una parida o idea sin ganas de romper el sano interes del hilo ,solo se me ocurrio una forma de electricidad producida por quimica y a su vez posiblemente por transformacion de alimento en quimica y esta en electricidad y a baja temperatura vosotros que sois biologos y me superais de trecho largo en estos temas.

Siempre me intrigo como determinadas especies de peces se defendian y atacaban con descargas electricas, podria haber ahi una linia de investigacion interesante o no ,me temo que se conseguiran voltajes altos pero no amperajes osea potencia.

Perdon otra vez por quizas la simpleza no llegan mis conocimientos de quimica organica a desvelar ciertos misterios.

¡enlace erróneo!

saludos.

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La energia mas limpia es la que no se usa

Kalevala, siento divergir contigo, pero la energía de las reacciones es siempre el mismo concepto: la energía de los enlaces de las moléculas. Por tanto, tanto ambas premisas se pueden unir.

Por cierto, la vida si que aprovecha el calor, es más, no podría sobrevivir sin este. Tanto es así, que los seres más evolucionados tenemos que producir nuestro propio calor para poder vivir. Por las mañanas se pueden ver a los reptiles exponerse al sol para ganar la energía necesaria para su metabolismo. Es verdad que no pueden vivir exclusivamente de calor, pero si que lo aprovechan.

Quizás la vida no haya encontrado la forma de almacenar químicamente el calor porque esta se encuentra limitada al estrecho rango de la temperatura ambiente. Además, la fotosíntesis domina el planeta desde el principio y por tanto compite evitando que se generen nuevas formas de aprovechamiento energético, ya que para que eso ocurriera tendría que desaparecer la luz. Fíjate como en los fondos marinos si han surgido formas de vida no basadas en la fotosíntesis, y sin embargo no encontramos estas formas en la superficie.

Si el calor es capaz de generar reacciones químicas, los productos de dichas reacciones contendrán una energía que puede aprovecharse, y de forma más o menos compleja se puede diseñar un sistema químico que al final produzca una reacción redox aprovechable en una batería.

Por cierto, pongo aquí un enlace relacionado con el tema:

¡enlace erróneo!


AmonRa, en ¡enlace erróneo! tienes una sencilla explicación de la electricidad en el mundo animal. Funciona moviendo iones con carga positiva para generar una diferencia de potencial. Es algo similar al sistema nervioso de cualquier ser vivo pero con mucho más voltaje.

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Jarp, el calor, como forma de energia degradada que es, solo puede romper enlances, no formarlos. Cosas de la entropia.

Como ejemplo, la reaccion del primer hilo:
CaCO3 + 21000 calorías -> CaO + CO2

Asi que no se puede almacenar ese calor en forma de enlaces quimicos. Y por tanto no se puede generar electricidad directamente.

Otra cosa es que al romper enlaces se formen sustancias que sean capaces de reaccionar con otras y liberar ese calor. Pero sera siempre calor.

No se si esto es fisicamente (termodinamicamente) imposible, pero ya te digo que la vida no ha sido capaz de encontrar lo que tu buscas y lleva muchos millones de años de experimentos.

Recuerdo que la espontaneidad de una reaccion se epresaba en funcion de la entropia y de la entalpia (no recuerdo la formula ahora mismo). Supongo que la entropia se puede compensar con entalpia (calor) a lo bestia. Por eso sugeria lo de las altas temperaturas.
Estos temas matematico-fisicos se me escapan un poco.

Un saludo

PD: lo de la temperatura de los seres vivos tiene mucha mas miga de lo que tu cuentas. Largo de explicar y off-topic.
EN resumen se trata de una adaptacion al ambiente. Existe vida en el hielo artico y en los geiseres de yellostone. Fotosintesis donde hay luz y quimiosintesis donde hay compuestos reducidos. Adaptacion al medio!

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Piensa globalmente pero actua localmente

Kalevala, imagina una reacción redox de la que obtenemos energía eléctrica, en esta hay una sustancia A que se oxida y otra sustancia B que recibe los electrones de A y se reduce (es decir, una bateria). Resumiendo: A cede electrones a B y libera energía en forma eléctrica.

Pues bien, ahora tenemos que volver a regenerar tanto A como B mediante un aporte de energía externo, que en el caso de una batería convencional se haría forzando una corriente eléctrica entre A y B contraria a la corriente que produce la batería. Es decir, se trataría de otra reacción redox contraria a la anterior.

Hasta aquí estamos todos de acuerdo, pero ahora imagina que mediante una reacción redox alternativa a la anterior conseguimos regenerar A y B desde A oxidado y B reducido. Esta reacción redox alternativa se produciría aportando energía calorífica desde el exterior (en vez de energía eléctrica) y globalmente se podría decir que B cede electrones a A y absorve energía calorífica.

Naturalmente habría que buscar las reacciones oportunas para conseguir esto, y el proceso se dividiría seguramente en varias reacciones hasta conseguir lo esperado, es decir, habría que emplear catalizadores.

Aunque la química no es lo mío, no veo la imposibilidad de hacer esto. Me gustaría que algún químico lo verificara.

Eso que dices de que el calor solo rompe enlaces es falso, porque al romper enlaces también se forman otros nuevos. En la reacción siguiente se rompen enlaces en CaCO3 pero se forman en CaO + CO2:

CaCO3 + 21000 calorías -> CaO + CO2

Otro ejemplo más claro, cuando se quema carbono con oxígeno el calor rompe las moléculas de estos y crea una nueva molécula de CO2. Es decir, se puede decir que el calor los une más que separarlos.

La reacción de la cal absorve 21000 calorías que se quedan almacenadas en los enlaces químicos, lo cual es contrario a lo que dices.

Como digo, si algún participante del foro es químico me gustaría que me echara una mano en esto, pues podría ser algo revolucionario.

Por cierto, vuelvo a repetirte que la vida se ha adaptado a vivir con la temperatura del medio ambiente, y por tanto, no puede dedicarse a absorver calor, ya que simplemente se achicharraría.

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Yo no soy un experto en Fisica-Quimica, que se de lo que hablamos, pero en su tiempo me gusto bastante ;)


Por lo que yo se, el calor se traduce en vibraciones a nivel atomico. Estas vibraciones, sin son muy fuertes (alta temperatura, pueden romper enlaces, pero nunca arrancar electrones de su orbita. Tal vez a muy alta temperatura si pueda suceder (el plasma es un estado en el que hay iones y electrones separados y se produce a muy muy alta temperatura)
La verdad es que esto es el quiz de la cuestion.


La molecula de carbonato calcico es asi (a ver si puedo dibujarla):

O
"
C<8Ca

(Imagina que las comillas " son un doble enlace carbono-oxigeno, que el simbolo de menor < son enlaces carbono- oxigeno t que el 8 no es un ocho sino dos oxigenos que a su vez retienen al calcio (es una sal ionica y por tanto no hay enlaces covalentes oxigeno-calcio, solo atraccion ionica)
Cuando esta molecula vibra (se calienta) termina rompiendose por un enlace carbono-oxigeno (uno de los dos que estan representados por el simbolo de menor <).
Por un lado se queda

O
"
C=O CO2

y por otro

O=Ca CaO

Como ves solo se rompen enlaces, no se forman nuevos.


Esto es mas complicado de dibujar, pero decir que el calor necesario para quemar algo, es solo necesario para:
1) evaporarlo (sabras que si eres suficientemente rapido, puedes apagar una cerilla emcendida en un bote con gasolina)
2) agitar las moleculas de oxigeno y de combustible lo suficiente para que estadisticamente se acerquen lo suficiente para que reaccionen


Si, pero almacena calor. Esa energia solo puede ser "expulsada" de nuevo en forma de calor



Si, por favor que nos aclaren esto!!!

Un saludo

PD:
La entropia es eso que nos hace distinguir el sentido del tiempo. Asi si vemos caerse un vaso y se rompe en mil trozos lo vemos normal. Pero no vemos normal que un vaso roto se reconstruya y se levante del suelo a la mesa.
Intuitivamente (no lo se cierto) creo que lo que quieres hacer es reconstruir el vaso de cristal roto!

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Piensa globalmente pero actua localmente

Creo que lo estás aplicando mal en el caso que explico, de otra forma tampoco se podría recargar una batería y todos sabemos que si se recargan. No estamos hablando de dar marcha atrás en el proceso, estamos hablando de emplear energía para volver a obtener los reactivos originales, lo cual es algo muy diferente. Es decir, pretendo pegar el vaso con pegamento.

Por cierto, la cal viva no almacena calor, simplemente almacena energía en sus enlaces. El calor, la luz, el movimiento... son solo formas de una misma cosa: la energía.

Voy a intentar preguntar esto en algún foro de química (si puedes ayudarme mejor que mejor), pero ya te digo que forzosamente tiene que haber múltiples formas de regenerar los reactivos a partir de los productos, con gasto energético, claro está. Solo hay que encontrar la forma de hacerlo viable.

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Lo que quiero decir, y leyendome tal vez no lo haya hecho muy bien, es que una cosa es la cantidad y otra la calidad de la energia.

Y la electricidad es de mas calidad que el calor.

Puedes transformar electricidad en calor muy facilmente, y con alta eficiencia, (mediante una resistencia) pero muy dificilmente, y por tanto con baja eficiencia, puedes transformar el calor en electricidad (mediante efecto termoelectrico o con un motor y una dinamo/alternador)

Esto traducido a nivel quimico quiere decir que hay reacciones que necesitan aporte de energia de calidad y el calor no lo es.
Se puede compensar la falta de calidad con mas cantidad?
Pues no estoy seguro al 100% pero creo que no!

Un saludo

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Piensa globalmente pero actua localmente

Creo que tengo la solución y me gustaría que me confirmarais si es correcto. Y si alguien pudiera calcular la energía de las reacciones y publicarlo aquí mejor que mejor:

Imaginad una bateria eléctrica típica, la cual se puede hacer con diferentes metales, pero para empezar voy a poner un ejemplo muy sencillo con electrodos de Zinc y Cobre inmersos en un electrolito formado por una disolución de ácido sulfurico. Así, nuestra batería tendrá un ánodo de Zinc y un cátodo de Cobre.

Las reacción que se produce en esta batería cuado cerramos el circuito eléctrico entre los electrodos es:

Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2

Es decir, en el ánodo se produce sulfato de zinc y en el cátodo hidrógeno gaseoso, y a través del circuito eléctrico se transportan 2 electrones.

Hasta aquí no hay nada nuevo, pero ahora vamos con la parte de regenerar esta batería utilizando calor en vez de electricidad. Para ello calcinamos el sulfato de zinc en un horno solar y le añadimos al horno el hidrógeno desprendido anteriormente (el cual es muy reductor), produciéndose las siguientes reacciones:

ZnSO4 -> ZnO + SO3
ZnO + H2 -> Zn + H2O
SO3 + H2O -> H2SO4

Y como vemos obtenemos de nuevo el Zinc y el ácido sulfurico. Creo que la primera reacción es endotérmica y las otras 2 exotérmicas, así que toda la energía se obtiene del calor solar a través de la primera reacción.

Como el Zinc saldría fundido por la parte baja del horno, se puede ir fabricando continuamente una barra de zinc que sería el ánodo, el cual iría desintegrándose por su parte baja dentro de la batería y a la misma vez que se crea por el lado superior. Respecto al ácido sulfurico, este se iría inyectando continuamente a la batería. En fin, trataríamos de hacer un proceso continuo.

Espero vuestros comentarios!!! :)

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jarp, yo tampoco soy experto en química, pero si conozco bastante física, y el día que descubras los niveles cuánticos de los electrones vas a querer matar a Pauli, Bohr y compañía.

Como dice kalevala, no es cuestión de energía, sino del tipo de energía: el calor es una onda electromágnética del tipo infrarroja o microonda, que sólo permite "agitar" los átomos, pero jamás afecta a los electones porque la energía está muy ligada a la longitud de onda, y por mucho calor que apliquemos a un átomo, si el nivel energético de la longitud de onda (infraroja, microondas) no llega al requerido (luz visible, ultravioleta o superior), puedes esperar tranquilo que ningún electrón saltará por ti.

El efecto fotoeléctrico, como demostró Einstein, se basa en que si se incide con un haz de ondas sobre un metal de una longitud de onda concreta, mucho más enérgica y de longitud de onda mucho más pequeña que la infrarroja: incluso cuando la cantidad de energía es baja, los electrones saltan, pero si es meno, por muy potente que fuera el haz de ondas, ¡nunca saltaban!

Un problema parecido a este fue precisamente el comienzo de la física cuántica (problema de la camara oscura y el calor), y se demostró que cada tipo de onda, según su longitud de onda, estaba ligado a un tipo de interacción con los átomos y su partículas subatómicas.

Bueno, me he ido mucho del tema, pero el resumen es claro: kalevala tiene razón, no se puede hacer "saltar" electrones sólo con calor, eso es físicamente imposible.

Ahora, quizás si antes de seguir "peleándote", te empaparas un poco más de química y nos trajeras un planteamiento más serio y currado, pues la cosa cambie y podamos discutirlo de otra forma. Pero a priori, teóricamente y con los datos que se están aportando, lo que propones sería tan revolucionario como imposible a día de hoy.

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"Todo se tambalea... pero hacen como que bailan"

La segunda ley de la entropía lo que establece en el tema que nos ocupa es que en los intercambios energéticos siempre una parte se va a ir en forma de calor. ¿Qué pasa si tenemos como fuente energética calor? Que no podemos obtener energía no calorífica si sólo tenemos una fuente. Pero si tenemos un foco relativamente frío, entonces podemos obtener una energía útil al pasar el calor de la fuente caliente a la fría. Por tanto, no hay impedimentos termodinámicos a las ideas de jarp (aunque el rendimiento puede ser un factor a tener en cuenta).
Si lo que queremos es obtener electrones libres a partir de una fuente de calor, pues tampoco hay un impedimento físico, es cierto que con temperaturas pequeñas, los fotones que se emiten son infrarrojos, insuficientes para arrancar los electrones de cualquier átomo. Pero esto no es necesariamente así, si lo que manejamos son moléculas, cuyos orbitales electrónicos en teoría pueden estar en el dominio de un fotón infrarrojo capaz de hacerlos saltar del compuesto e ionizar la molécula. Así que de nuevo, las ideas de jarp no tienen impedimentos físicos.
Pensemos que para producir electricidad usamos un foco de calor que hace adquirir una energía cinética a moléculas de agua, aprovechamos esta energía cinética para convertirla en energía mecánica que mueve una hélice en un campo magnético para producir electricidad.
Desde el punto de vista termodinámico no tenemos ningún problema, y movemos electrones al final, arrancándolos de algún sitio. Es decir, que la idea de transformar la enegía calorífica en energía química y ésta en energía eléctrica no tiene ninguna barrera o impedimento por ninguna ley física (otra cosa discutible serían los rendimientos).
Los seres vivos podrían hacerlo pero para ello necesitarían tener una zona recibiendo el calor y otra zona sin recibirlo. ¡Y lo hacen! Y vaya que lo hacen, además para lo que lo utilizan con un rendimiento que supera el 80%.
El ejemplo: un árbol.
El sol calienta las hojas de la copa y hace que se evapore su agua (de forma controlada por los estomas), esta evaporación hace que el equilibrio osmótico de sus células cambie, de tal forma que las raíces (el foco frío) absorban agua y minerales. Las plantas no solo utilizan la energía del sol para la fotosíntesis, principalmente lo hacen como bomba de agua e iones, desde la raíz a las hojas. Imaginad una secuoya y la enorme energía solar que está transformando.
Aunque suene a autopropaganda, en mi libro "el Origen de Gaia" (editorial Abecedario), explico los principios de la termodinámica aplicados a la tecnología humana y a la ´"tecnología" de los seres vivos. En él se hacen algunas cuentas de como los ecosistemas sin violar ningún principio de la termodinámica son capaces de hacer transformaciones energéticas impresionantes con su "tecnología". Y por supuesto, la electricidad que circula por mis neuronas y que están activando músculos que mueven el teclado del ordenador, provienen de una energía química, que proviene de las plantas quienes han usado energía solar calorífica (y no sólo fotosintética).
Los ecosistemas de las profundidades marinas también funcionan con energía química + calorífica. Cientos de millones de años antes del invento de la fotosíntesis, la vida se basaba en energía calorífica y química como fuentes energéticas (la energía química previamente había sido energía calorífica).

Reabro este hilo porque la cal puede dar solución viable al problema del almacenamiento energético que plantean la renovables. Por cierto, parece que Kalevala se precipitó el año pasado al decir lo siguiente, tal como se demuestra a lo largo de este post:

Aprovechando como vector energético la reacción reversible de apagado de la cal, la cual es muy exotérmica:

CaO + H2O Ca(OH)2 + CALOR (63,7 KJ/mol)

Deducimos las comparativas que se exponen más abajo.


CAL vs ACUMULADORES ELECTRICOS:

1Kg Cal (CaO) 1138.3Kj (316Wh)
1Kg Batería Litio-Ion 500Kj (139Wh)
1Kg Batería Acido-Plomo 100Kj (28Wh)

Esto quiere decir que:

1Kg Cal = 2.28Kg Batería Litio-Ion = 11.39Kg Batería Acido-Plomo


VENTAJAS:

1. Mayor densidad energética que las baterías (más del doble que las baterías de Litio!!!).

2. Tecnología muy simple y muy barata, asequible a todos.

3. Materia prima (Caliza) muy abundante en todo el planeta, muy fácil de obtener y procesar, y muy barata.

4. No tóxico. No contaminante.

5. Recargable 100% e infinitas veces.


DESVENTAJAS:

1. No produce electricidad directamente (aunque quizás pudiera desarrollarse alguna célula de combustible para ello???).

2. No tiene la ventaja de una batería en cuanto a carga y descarga sin partes móviles.



CAL vs COMBUSTIBLES HABITUALES:


En Masa:

1Kg Cal (CaO) 1138.3Kj (316Wh)
1Kg Leña 10800 Kj (3000Wh)
1Kg Carbón 25000Kj (6900Wh)
1Kg Petróleo 41000Kj (10000Wh)

Esto quiere decir que:

1000g Cal = 105g Leña = 46g Carbón = 28g Petróleo


En Volumen de Almacenamiento (contando el espacio vacio entre el material):

1L Cal (CaO) 3415Kj (948Wh)
1L Leña 6480Kj (1800Wh)
1L Petróleo 32800Kj (8000Wh)
1L Carbón 38333Kj (10580Wh)

Esto quiere decir que:

1L Cal = 0.527L Leña = 0.104L Petróleo = 0.089L Carbón



Y ahora viene lo bueno:

1. Los combustibles habituales requieren un escape de gases y una toma de aire para su combustión, con lo cual casi todo el calor se escapa y desperdicia por el tubo de escape.

2. Al calentar agua en una caldera con combustibles habituales se desaprovecha parte del calor en el intercambiador de calor (pared de la caldera).

PERO una caldera calentada con CAL no tiene tubo de escape, ni toma de aire, ni intercambiador de calor, ya que la cal se añade directamente al agua de la caldera, donde reacciona y produce el calor directamente en el seno de esta, aprovechándose hasta la última caloría. Dicha agua puede usarse directamente para calefacción o para mover un motor/turbina con el vapor producido.

Imaginemos una caldera que aprovecha el 25% del calor que produce el combustible habitual, pues si ese combustible fuera leña quiere decir que un mismo volumen de cal tendría más del doble de energía aprovechable que la leña!!!, y si usara fuel o carbón estos contendrían (en volumen) solo 3 veces más energía que la cal!!!



VENTAJAS:

1. Soluciona la problemática de almacenamiento de las energías renovables!!!

2. Recicable 100% e infinitas veces.

3. No tóxico. No contaminante.

4. Se aprovecha todo el calor, pues no hay escape de gases ni tomas de aire (con los demás combustibles solo se suele aprovechar un 20% o 25% del calor).

5. Se puede calentar agua directamente, sin intercambiador de calor (calefacción, motor/turbina...).

6. Tecnología muy simple y muy barata, asequible a todos.

7. Materia prima (Caliza) muy abundante en todo el planeta, muy fácil de obtener y procesar, y muy barata.


DESVENTAJAS:

1. Menos poder calorífico que los combustibles habituales.

2. Menos densidad energética (aunque en la práctica duplica a la leña y solo es 3 veces menos que el carbón y el petróleo, comparándolos en volumen de almacenamiento).




REGENERACIÓN DE LA CAL:

Ahora vamos a ver algo sobre la regeneración de la cal apagada (Ca(OH)2) para formar nuevamente cal viva (CaO).

Ca(OH)2 + CALOR (63,7 KJ/mol) CaO + H2O

Al contrario que la reacción analizada anteriormente, se trata de un proceso endotérmico (absorve calor) el cual se realiza a 512ºC al aire libre, pero que también se puede realizar a menor temperatura en un recipiente cerrado con baja presión de vapor. En cualquier caso, 500ºC es una temperatura moderada que se obtiene fácilmente mediante un horno eléctrico, o incluso con un simple concentrador solar.

De esta forma, se podría aprovechar el excedente de electricidad para hacer funcionar los hornos y regenerar la cal, usándola luego es las horas de más demanda mediante un sistema de generador eléctrico basado en caldera de vapor. También se podría aprovechar el calor directo del sol para calentar el horno, con lo cual podrían crearse centrales solares que produjeran cal viva y paralelamente calentaran calderas con esa cal para generar electricidad.

También se podría usar en calderas para calefacción comunitaria, y todo lo que la imaginación pueda desarrollar, incluso en el famoso coche eléctrico (¿quien sabe?).



Como vemos en este análisis, el uso de la cal como almacenamiento energético tiene numerosas ventajas que no pueden obviarse, sobretodo para el uso combinado con las energías renovables, las cuales requieren de un sistema de este tipo.

Espero vuestros comentarios...


PD: Kalevala, en tu analisis de calefacción que hicistes el año pasado, si en vez de cal hubieras usado leña necesitarías el doble de espacio de almacenamiento para obtener el mismo resultado.

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Me temo que kalevala no se equivoco al afirmar que en mal vector energetico.
Jarp, en tus calculos se te ha olvidado analizar las perdidas en los "ciclos de carga y descarga" y como veras son muy cuantiosas

Empecemos por la recarga o regeneración
Los -63,7Kj/mol es solo la entalpia de la reaccion, pero necesitamos mucha mas energia para conseguir regenerar la cal.

1) Hay que calentar la cal desde la temperatura ambiente hasta los 512ºC. Como el calor especifico es 0,28cal/gºc, necesitamos aportar unos 44,1KJ/mol
2) El agua se desprende en forma de vapor a 512ºC, por lo que hay que aportar el calor de latente de vaporización de un mol de agua que son 40,6KJ/mol.

Por tanto tenemos que aportar un mínimo de 148,4KJ/mol, para conseguir "almacenar" en la cal 63,7KJ/Mol. Es decir que el proceso de regeneración tiene una eficiencia del 43%, perdiéndose un 57% de la energía.


El proceso de descarga también tiene sus perdidas.
En primer lugar, no podemos extraer el calor a la misma temperatura que lo metimos. Con suerte conseguiremos calor a 300ºC, cuanto menor es la temperatura del calor menor es su calidad.
Supongamos que queremos el calor para mover un motor ideal(Como un striling pero sin ningún tipo de perdida), con 1KJ de calor a 512ºC podríamos obtener 0,73KJ de trabajo mecánico, pero el mismo KJ a 300ºC, solo obtendríamos 0,66KJ.

Ademas parte de la energía la gasta la cal y el agua para calentarse hasta los 300ºC. Concretamente 25,1KJ/mol, de los 63,7KJ/mol que almacenaba.

Supongamos que queremos almacenar la electricidad de un aerogenerador.
Cuando sopla el viento, utilizamos la electricidad para producir calor para regenerar la cal, que almacenamos. Cuando no sopla el viento hidratamos la cal para obtener calor y nuevamente electricidad.

El rendimiento total de esta operación seria del 17%. Es decir, que por cada kwh que utilizases solo conseguias recuperar 0,17kwh.
Y lo que es peor, esto es un rendimiento teorico. En la practica seria mucho peor, Habría que contar perdidas, irreversibilidades, etc.
Dificilmente se conseguiria un rendimiento real superior al 10%.

En el analisis he considerado que la cal se almacena a temperatura ambiente . Se podria considerar que la cal esta convenientemente aislada para que mantenga su temperatura. En ese caso el rendimiento estaría entorno al 30%.

Por cierto, no se de donde te sacas las que calderas pierden el 80% de la energía en los gases. Estas perdidas no llegan al 10%.

Resumiendo, la cal no es un buen vector para almacenar energía.

Alb, gracias por tus comentarios y ayuda en completar el análisis, aunque vayas en plan negativo :) Me gusta que se mire desde todos los ángulos. No soy muy experto en física, por lo que perdonadme los fallos que pueda tener.

Dices que es un mal vector energético, y digo yo ¿cuáles son los buenos? ¿el petróleo? ¿el biodiesel? ¿el hidrógeno?... Ninguno de ellos lo es, todos tienen problemas que los hacen inviables, al menos en la actualidad. No se en qué rasero te basas para determinar si es o no es un buen vector energético, pero desde luego olvídate de tomar el petróleo como referencia, porque el trabajo de almacenamiento que realizaron las algas durante millones no se puede hacer en tres días.

Demuestras que lo has analizado con el NO por adelantado y debes ser más objetivo. Por ejemplo, no tienes en cuenta que se pueden reaprovechar muchos de los calores que das por "perdidos" (salvo en un comentario al final de tu post). Está claro que con esa actitud aún estaríamos en la edad de piedra, pues todos los sistemas tienen pérdidas, claro está: las bombillas incandescentes (muy abundantes aún) pierden el 90% de la energía, los coches pierden alrededor del 75%, las viviendas más del 30% de la climatización, una cazuela ni te cuento... y así podría darte mil ejemplos que, según tu opinión, habría que deshechar.

Vamos con la REGENERACIÓN:


En este sentido se me ocurren dos alternativas, siendo cada una más interesante según se desee producir cal para almacenarla poco tiempo o por largos periodos de tiempo:

a) Puede diseñarse un sistema cerrado que incluya la parte regenerativa (horno) y la parte de descarga (caldera) de forma combinadas en el mismo emplazamiento. Dicho sistema estaría aislado térmicamente del exterior, por lo que disminuirían considerablemente las pérdidas en todas las partes del proceso. Es decir, el calor residual de un proceso sería usado en el otro proceso y viceversa. Esta sería la mejor opción para una central eléctrica.

b) Puede recuperarse gran parte del calor de los materiales salientes del horno (cal viva y vapor) para precalentar los materiales entrantes (cal apagada). Sería lo ideal cuando se pretende almacenar la cal viva por largos periodos de tiempo.

A estas dos alternativas se puede sumar una mejora compatible con ambas: bajar la presión del vapor dentro del horno. Ello conseguiría la regeneración a menor temperatura (pues el equilibrio de la reacción tendería hacia la descomposición), con lo cual tendríamos menos pérdidas caloríficas, además de necesitar temperaturas menos elevadas.

¿Cómo se puede bajar la presión del vapor? (Alb, ayúdame en esto porque la memoria quizás me falle):

a) Lo más rudimentario sería presurizando el horno y aspirando los gases de dentro con una bomba de vacío, consiguiendo bajar la presión del interior.

b) Pero la forma probablemente más eficiente sería eliminando solo la humedad del aire que circula por el interior del horno. Hay varias formas de hacerlo, pero se me ocurre que la mejor podría ser la siguiente: Usando un compresor que comprima aire extraido del horno para condensar y precipitar el vapor y luego, una vez desecado, volver a inyectar ese aire en el horno, sin desaprovechar el calor de este. De esta forma, en la condesación se recuperaría también el calor de vaporización.

Aclarar también que se trata de calentar, por lo que las pérdidas energéticas del compresor (rozamientos) contribuirían a la causa, con lo cual el gasto energético de este casi se aprovecharía en su totalidad.



Respecto a la DESCARGA:


Pensemos positivamente. En el interior de una caldera con todas sus paredes térmicamente aisladas (pues no requiere intercambiador de calor como las calderas convencionales), con agua y vapor a alta presión, el CaO tiende a reaccionar con el agua y desprender calor, con lo cual se obtienen temperaturas muy superiores a las obtenidas cuando apagamos la cal al aire libre (y que son las comentadas en casi toda la documentación que existe al respecto). Por tanto, probablemente se obtengan mayores temperaturas y consecuentemente mayor rendimiento.

Al igual que en la regeneración, aquí también podrían darse dos casos:

a) Sistema cerrado combinado directamente con la parte regenerativa en un mismo emplazamiento. Como dijimos antes estaría térmicamente aislado del exterior y el calor de un proceso se reutilizaría en el otro, incluso el agua caliente condensada en el horno se reutilizaría para restablecer el nivel de esta en la caldera. Así, la cal viva entraría caliente (porque hará poco tiempo que salió del horno y se ha guardado en un tanque térmicamente aislado). Y la cal apagada será almacenada en otro tanque también aislado en espera para ser regenerada en el horno.

b) Sistema abierto donde la cal viva está fria después de un largo periodo almacenada. En este caso el CaO y el agua serán precalentados antes de entrar en la caldera, absorviendo el calor cedido por la cal apagada que sale de la caldera. De esa forma se desaprovecha mucho menos calor.



Si te parece bien, y ya que estás mucho más capacitado que yo en este asunto, sería una buena idea que calcularas el rendimiento para una central eléctrica usando las mejoras que he propuesto y cualquier otra que se te ocurra a tí. Se trataría de un sistema donde la regeneración y descarga se realizan de forma combinada en el mismo emplazamiento, y los productos se almacenan aislados térmicamente para conservar el calor :)

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Jarp, Por muy muy positiva y optimista que seas la quimica no va a cambiar. El agua a 1 atmosfera hierve a 100ºC aunque "vayas en plan negativo".

Un buen vector energetico debe cumplir las siguiente caracteristicas:
*Gran densidad energética. Másica y volumentrica
*Gran rendimiento en la carga y descarga
*No haber degradación en la calidad de la energía.
*Poder almacenar durante un largo periodo la energía sin perdidas
*Elevada potencia de carga y descarga
*Fácil de manipular y transportar
*Estable y seguro
*Barato

No hay ningún vector que cumpla todas estas caracteristicas, por eso se utilizan diferentes vectores dependiendo de cuales sean las las prioridades de cada aplicación concreta. Pero la cal no cumple ninguna de estas caracteristicas, por lo que resulta complicado que pueda encontrar una aplicación donde pueda usarse.

Esta reacción va en el sentido de regeneración a altas temperaturas, y en el sentido hidratacion a bajas. Esto lo fija la termodinamica, concretamente el termino de la entropia y no es posible cambiarlo aunque te enfrentes al problema de "buen rollo". La temperatura a la que cambia el sentido de la reacción creo recordar que esta entorno a los 300-400ºC
El problema que tiene, es que a esta temperatura la reacción es muy lenta, para conseguir una velocidad aceptable se requiere subir la temperatura hasta 512ºC.
Reduciendo la presión puedes bajar la temperatura de equilibrio, pero no mejorar la velocidad de reacción, asi que no adelantas nada.

Por tanto tienes un desfase entre las temperaturas de entrada y salida, que inevitablemente se traducira en una degradación de la energía y por tanta en perdidas.

La temperatura de 512ºC es muy elevada, lo que limita enormemente las fuentes de regeneración. Se requeriría una gran concentracion termosolar, emplear electricidad. Transformar electricidad en calor supone una gran degradacion de la energía por lo que no es una buena idea.

Se puede termofugar el deposito de cal, para reducir perdidas(nunca evitarlas por completo), y se puede reutilizar parte de la energía de algunas corrientes. Pero esto requiere mas equipos, complica el sistema y tiene un coste economico y energetico.

Bajar la presión no sirve para nada en este caso. Pero se puede hacer de forma bien sencilla, en primer lugar purgaria el aire del sistema, de forma que solo hubiera vapor de agua. Solo hay que dejar que el vapor de agua arrastre el aire. Esto ocurre en las ollas a presion domesticas. Cuando estan con presión, en el interior no hay aire solo vapor de agua. Luego simplemente habria que refrigerar el vapor, menor temperatura menor presion de vapor.
El problema es que pierdes la energía del vapor de agua. Seria mejor idea trabajar a presión y turbinar el vapor de agua para producir electricidad, después de turbinado se utilizaría para precalentar la cal.
De esta forma se mejora el rendimiento, a costa de complicar los equipos.

¿Por que las calderas de cal no requieren intercambiadores de calor y las convencionales si?

Las sales térmicas que utilizan las centrales termosolares, son mucho mas ventajosas que la cal, para el sistema a). Pueden trabajar a menores temperaturas, no pierden energia en forma de vapor de agua ni hay que añadir agua, y sobretodo son liquidas. Se puede transportar fácilmente con una tuberia y una bomba. ¿Como manipulas cal a 512ºC? Como son liquidas que pueden calentar y enfriar fácilmente haciéndolas circular por un intercambiador de calor. Calentar o enfriar solidos es muchismo mas complejo.

El metodo B tiene grandes perdidas, aun reciclando parte de la energia.

Si buscas un buen vector de almacenamiento térmico, tiene que buscar un liquido, que se regenere a unos 300ºC, que reaccione sin necesidad de añadir/emitir ningún compuesto, que ceda el calor lo mas cerca posible de la temperatura a la que lo adquirio y que tenga la entalpia de reacción sea elevada. Y que no se degrade con el tiempo

No soy el único que ve viabilidad en este sistema, en Google se pueden encontrar otras referencias (en inglés), incluso la Universidad de Valencia ya lo propuso. Dejo aquí algunos enlaces (en el último se usa como bomba de calor):

Universidad de Valencia
Acumulador energético
Bomba de calor

Alb dijo:

Perdona que te contradiga, pero muchas de esas características las cumple bastante bien la cal:

* Aunque tiene menos densidad energética que los combustibles fósiles, si que tiene mucha más que cualquier batería (el doble que las de Litio).

* El rendimiento de carga y descarga lo estamos analizando en este hilo, pero ya sabemos que la descarga convierte toda la energía almacenada en calor (100%) y la regeneración se llevaría a cabo con EXCEDENTES ENERGÉTICOS que de otra manera se desaprovecharían.

* Se carga con calor y se descarga calor. No hay degradación de calidad de energía, salvo que empleemos otro tipo de energía para cargar. Es ideal para la termosolar.

* Permite almacenar por periodos ilimitados siempre que se mantenga tapada. Pero incluso destapada su degradación es lenta y solo afecta a la superficie.

* La potencia de descarga es elevada, apta para mover máquinas termodinámicas. La potencia de carga depende de la temperatura principalmente, pero a partir de 500ºC se hace relativamente eficiente.

* Aunque no se transporta por tuberías como el petróleo o el gas, el CaO es un sólido blando granulado o en polvo que se manipula fácilmente y se puede transportar fácilmente, aunque lo ideal es usarlo "in sito" en ciclos de carga y descarga.

* La cal es bastante estable y segura, como sabemos es apta para "todos los públicos". No es tóxica ni contaminante.

* Es muy barata, muy abundante en todo el planeta y muy fácil de producir a partir de la caliza, marmol, calcita... (su industria es milenaria), además de que puede reutilizarse infinitamente.


A mi parecer cumple bastante bien como para no ser despreciada sin más ¿no creeis?

Alb dijo:

DESCARGA: Si aumentamos la presión de vapor el equilibrio de la reacción vira hacia la hidratación. En el interior de una caldera a varios bares de presión se puede hidratar la cal a altas temperaturas, con lo cual es factible la producción eficiente de vapor para mover máquinas.

CARGA: Las centrales termosolares de torre trabajan con sales fundidas a 520ºC y más, por lo que son ideales para deshidratar la cal de forma eficiente.

Alb dijo:

Pero las sales térmicas no pueden almacenar energía de forma química, y cuando se enfrían pierden toda su potencia. La cal, incluso fría puede calentar agua.

No estoy diciendo que la cal sea mejor que las sales térmicas, si no que podría tener sus ventajas en algunas aplicaciones.

Por cierto, la fase de cal hidratada (Ca(OH)2) es líquida. Se trata de una pasta que precipita en el fondo de la caldera y puede ser sacada de esta fácilmente mediante una válvula en la parte inferior. Esta pasta puede bombearse sin problemas y conducirse por tubos hacia el horno.

La cal deshidratada que sale del horno es sólida y granulada. Si diseñamos un sistema combinado de carga y descarga, donde el horno se encuentre encima de la caldera, la cal solida podría caer por gravedad desde el horno hacia un depósito y desde este hacia la caldera.


En resumen, se trata de buscarle aplicaciones prácticas y no rechazar la idea sin más. Las sales térmicas no han conseguido solucionar el problema principal de las renovables: su DISCONTINUIDAD, y la cal tiene más potencial en este sentido que las sales térmicas. Por cierto, este problema también lo tienen las nucleares, aunque al revés: su estricta CONTINUIDAD, que impide pararlas y arrancarlas según la demanda, por lo que también es válido para ellas (aunque estoy en contra de la energía nuclear).

La pieza clave a desarrollar es el horno, ya que de su optimización dependerá el rendimiento.

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