Optimizar el almacenamiento energético mediante nuevas mezclas térmicas
Uno de los grandes desafíos de la transición energética es cómo almacenar la energía para utilizarla cuando realmente se necesita. Aunque las fuentes renovables, como la energía solar y eólica, han crecido sostenidamente en los últimos años, su disponibilidad depende de las condiciones climáticas, lo que hace necesario contar con sistemas capaces de almacenar esa energía de manera eficiente.
Con ese objetivo, el académico de la Facultad de Ingeniería y Ciencias UAI, Rodrigo Barraza, liderará el proyecto Fondecyt Regular 2026 "Experimental Investigation of Carnot Battery Performance Utilizing Zeotropic Mixtures in Heat Pump and Organic Rankine Cycle Systems", una investigación que busca mejorar el desempeño de las denominadas baterías de Carnot mediante el uso de mezclas de fluidos especialmente diseñadas para optimizar la transferencia de calor.
El proyecto da continuidad a una línea de investigación que el académico ha desarrollado durante varios años sobre transferencia de calor y mezclas zeotrópicas, un tipo de fluidos cuyo comportamiento durante los cambios de fase permite diseñar sistemas térmicos más eficientes.
"Lo que buscamos es desarrollar sistemas que permitan almacenar energía cuando está disponible y recuperarla cuando se necesita, utilizando la menor cantidad posible de energía durante el proceso y maximizando la que podemos recuperar posteriormente", explica Rodrigo Barraza.
A diferencia de las baterías convencionales, que almacenan electricidad, las baterías de Carnot almacenan energía en forma de calor. Para ello utilizan bombas de calor y ciclos termodinámicos que permiten transformar electricidad en energía térmica y, posteriormente, volver a convertir ese calor en electricidad cuando la demanda aumenta.
Uno de los focos de la investigación será estudiar mezclas zeotrópicas, fluidos cuyas propiedades pueden ajustarse para mejorar la transferencia de calor dentro de estos sistemas. A través de distintas combinaciones, Rodrigo buscará identificar cuáles ofrecen el mejor equilibrio entre eficiencia energética, capacidad de almacenamiento y tamaño de los equipos.
Durante los cuatro años del proyecto, el investigador combinará modelación computacional con experimentación. Tras varios años desarrollando modelos numéricos, la siguiente etapa consistirá en construir una bancada experimental que permita validar estos resultados en condiciones reales y caracterizar el comportamiento de nuevas mezclas de trabajo.
"Lo que hemos ido haciendo los últimos años son los modelos computacionales de estos dispositivos. Ahora, en este proyecto, el siguiente paso es construir la bancada experimental para estudiar cómo se comportan estas mezclas y estimar con mayor precisión sus propiedades", explica Rodrigo.
Además de avanzar en el conocimiento científico sobre estos fluidos, la investigación busca sentar las bases para el desarrollo de futuros prototipos con aplicaciones industriales. En el largo plazo, estos resultados podrían contribuir al desarrollo de tecnologías de almacenamiento energético más eficientes, facilitando una mayor integración de energías renovables y reduciendo la dependencia de fuentes fósiles.
El proyecto también tendrá un fuerte componente formativo. A lo largo de su ejecución, Rodrigo Barraza espera incorporar estudiantes de pregrado, magíster y doctorado en las distintas etapas de la investigación, fortaleciendo la formación de nuevo capital humano en el área de la ingeniería energética.
"Uno de los aspectos que más me motiva es poder involucrar a estudiantes en todo el proceso de investigación. Más allá de los resultados científicos, estos proyectos permiten formar nuevas generaciones de investigadores y despertar el interés por desarrollar soluciones innovadoras para los desafíos energéticos del futuro", concluye el investigador.