La tecnología transforma excedentes de electricidad solar y eólica en calor que puede conservarse durante días o semanas. Finlandia ya opera instalaciones comerciales de hasta 100 MWh, capaces de suministrar energía térmica sin depender directamente de combustibles fósiles.
Las baterías de arena están ganando espacio como una alternativa para almacenar energía renovable mediante calor, utilizando materiales de bajo costo en lugar de los componentes electroquímicos tradicionales. Esta tecnología permite aprovechar excedentes de electricidad solar y eólica para calentar arena u otros materiales minerales a temperaturas cercanas a los 600 °C, conservando posteriormente esa energía para calefacción y procesos industriales.
El sistema adquiere relevancia en un escenario donde el crecimiento de las energías renovables plantea nuevos desafíos para equilibrar la generación eléctrica y el consumo industrial.
A diferencia de las baterías de ion-litio, que almacenan energía electroquímica para devolverla principalmente como electricidad, las baterías de arena están diseñadas para conservar calor y entregarlo cuando existe demanda térmica.
Finlandia se ha convertido en uno de los principales escenarios de implementación comercial de esta tecnología, con instalaciones desarrolladas por la empresa Polar Night Energy.
Su aplicación también despierta interés para industrias intensivas en energía, incluida la minería, donde numerosos procesos requieren calentamiento, secado y suministro térmico continuo.
Cómo funcionan las baterías de arena
El principio de funcionamiento combina electricidad, materiales granulares y sistemas de aislamiento térmico.
Cuando existe abundante energía renovable o los precios eléctricos son bajos, el sistema utiliza electricidad para alimentar resistencias que calientan aire.
Ese aire circula mediante tuberías o conductos instalados dentro de un depósito que contiene arena, piedra triturada u otros materiales sólidos.
A medida que el aire caliente atraviesa el sistema, transfiere energía térmica al material de almacenamiento.
La temperatura puede alcanzar aproximadamente 600 °C, dependiendo de las características de cada instalación.
El depósito incorpora aislamiento para limitar las pérdidas de calor hacia el exterior.
Cuando una instalación industrial necesita energía térmica, el proceso se invierte: el aire circula por el material caliente, recupera parte de la energía acumulada y la transporta hacia un intercambiador de calor.
Desde allí puede utilizarse para calentar agua, producir vapor o suministrar aire caliente.
La principal ventaja está en separar el momento en que se consume electricidad del momento en que se necesita calor.
Esto permite aprovechar electricidad renovable disponible durante determinados períodos y utilizar posteriormente la energía térmica sin requerir generación eléctrica simultánea.
Finlandia opera una batería de 100 MWh con 2.000 toneladas de material mineral
Una de las aplicaciones comerciales más relevantes se encuentra en Pornainen, Finlandia, donde Polar Night Energy desarrolló una instalación destinada a abastecer una red de calefacción distrital.
El sistema comenzó a operar en junio de 2025 y cuenta con una capacidad de almacenamiento de 100 megavatios-hora (MWh) térmicos y una potencia de descarga de 1 megavatio (MW) térmico.
INSTALACIÓN COMERCIAL · PORNAINEN, FINLANDIA
Capacidad térmica
100 MWh
Potencia térmica
1 MW
Material de almacenamiento
2.000 t
Altura aproximada
13 m
En lugar de arena convencional, la instalación utiliza aproximadamente 2.000 toneladas de esteatita triturada, un subproducto procedente de la fabricación de equipos de calefacción.
El depósito mide cerca de 13 metros de altura y 15 metros de ancho.
Su objetivo es suministrar calor a la red local y disminuir la utilización de combustibles fósiles y biomasa.
El proyecto fue diseñado para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la calefacción distrital en aproximadamente un 70%, equivalente a unas 160 toneladas anuales de CO₂ equivalente.
La empresa también desarrolló una instalación anterior en Kankaanpää, que comenzó a funcionar en 2022 y dispone de una capacidad de almacenamiento térmico de 8 MWh.
Estos proyectos demuestran que los materiales granulares pueden utilizarse para almacenar energía térmica a escala comercial, aunque su viabilidad depende de las características y necesidades de cada consumidor.
Por qué la arena puede almacenar calor durante períodos prolongados
La capacidad de almacenar energía depende principalmente de la masa del material, su calor específico y la diferencia de temperatura alcanzada.
Cuanto mayor sea la cantidad de material y su temperatura de operación, mayor puede ser la energía térmica acumulada.
La arena presenta varias características favorables para este propósito.
Se encuentra ampliamente disponible, es relativamente económica, tolera temperaturas elevadas y mantiene estabilidad física bajo condiciones adecuadas de operación.
Además, no necesita utilizar litio, cobalto ni níquel como materiales activos de almacenamiento, a diferencia de determinadas tecnologías electroquímicas.
El aislamiento constituye otro elemento central.
Los depósitos deben reducir las pérdidas térmicas durante el almacenamiento y conservar temperaturas suficientemente elevadas para que el calor recuperado resulte útil.
En instalaciones de gran tamaño, esta energía puede permanecer almacenada durante días o semanas. Los períodos más prolongados dependen del diseño, aislamiento y condiciones de operación.
Las baterías de arena no están exentas de limitaciones.
La conductividad térmica relativamente baja de algunos materiales granulares obliga a diseñar cuidadosamente los conductos y sistemas de transferencia para distribuir y recuperar el calor de forma eficiente.
Qué aplicaciones podría tener en la minería chilena
La posibilidad de almacenar energía renovable como calor abre oportunidades de estudio para la minería chilena, especialmente en instalaciones que requieren energía térmica para determinados procesos.
En operaciones mineras y metalúrgicas, el consumo energético no se limita a motores eléctricos, molienda o transporte de materiales.
También existen necesidades de calentamiento de fluidos, secado de materiales, generación de vapor y acondicionamiento térmico de equipos e instalaciones.
En estos casos, un sistema de almacenamiento térmico podría permitir aprovechar electricidad de origen solar o eólico en horarios de mayor disponibilidad.
Por ejemplo, el calor almacenado podría evaluarse para aplicaciones auxiliares de secado, calentamiento de agua industrial o servicios térmicos de plantas de procesamiento.
Sin embargo, no todos los procesos mineros pueden adaptarse a esta tecnología.
Las operaciones que requieren temperaturas superiores a las capacidades del almacenamiento, como determinadas etapas de fundición, necesitan soluciones distintas o sistemas complementarios.
También es necesario considerar que una batería de arena no reemplaza directamente los sistemas eléctricos que alimentan molinos, chancadores, correas transportadoras y otros equipos.
Su aplicación más inmediata está en sustituir o complementar fuentes de calor, no en reemplazar el suministro eléctrico general de una faena minera.
Almacenamiento térmico y reducción de excedentes renovables
Chile posee condiciones favorables para desarrollar sistemas de almacenamiento vinculados a energía solar y eólica.
La zona norte concentra una importante capacidad de generación fotovoltaica, mientras que distintas regiones cuentan con recursos eólicos aprovechables.
Uno de los desafíos del sistema eléctrico consiste en gestionar los períodos donde la generación renovable disponible supera la demanda o las capacidades de transmisión.
En ese escenario, los sistemas de almacenamiento pueden contribuir a desplazar el consumo energético hacia momentos de mayor necesidad.
Las baterías electroquímicas permiten guardar electricidad y devolverla posteriormente a la red.
Las baterías térmicas, en cambio, utilizan esa electricidad para producir y conservar calor.
Ambas tecnologías cumplen funciones distintas y pueden complementarse dentro de una estrategia de gestión energética.
Para consumidores industriales con demanda térmica estable, el almacenamiento en materiales sólidos podría ofrecer una alternativa frente a calderas alimentadas con combustibles fósiles, siempre que exista acceso competitivo a electricidad y una integración adecuada con los procesos.
Los desafíos técnicos y económicos de esta tecnología
Pese a sus ventajas, las baterías de arena todavía enfrentan limitaciones que condicionan su expansión industrial.
Una de las principales aparece cuando se busca recuperar electricidad a partir del calor almacenado.
Para realizar esa conversión se necesitan equipos adicionales, como turbinas y generadores, que introducen pérdidas energéticas.
Por esta razón, la eficiencia de un sistema que almacena y entrega calor no debe compararse directamente con la eficiencia de una batería electroquímica que devuelve electricidad.
En aplicaciones térmicas, instalaciones de gran escala pueden alcanzar eficiencias elevadas. Polar Night Energy ha identificado valores aproximados de recuperación de calor de entre 85% y 90% para determinados diseños.
No obstante, esos porcentajes no representan la eficiencia de convertir electricidad en calor y posteriormente otra vez en electricidad.
La rentabilidad también depende del precio de la energía utilizada durante la carga, el costo de construcción, la demanda térmica disponible y las condiciones de operación.
Otro aspecto importante es la integración industrial.
Las instalaciones necesitan espacio físico, aislamiento, sistemas de transferencia térmica y equipos capaces de trabajar con las temperaturas requeridas.
El almacenamiento de calor amplía las alternativas para la transición energética
El desarrollo de baterías de arena demuestra que el almacenamiento energético no necesariamente debe depender de procesos electroquímicos.
Los sistemas térmicos permiten utilizar materiales minerales de amplia disponibilidad para conservar grandes cantidades de calor y entregarlas en momentos distintos de aquellos en que se genera la electricidad.
Su expansión podría diversificar las soluciones destinadas a reducir el consumo de combustibles fósiles en industrias con demandas térmicas significativas.
Para Chile, el interés radica especialmente en la posibilidad de integrar generación renovable con procesos industriales que necesitan calor de manera continua.
La minería representa uno de los sectores donde estas alternativas podrían evaluarse, aunque su incorporación dependerá de estudios técnicos y económicos específicos.
La experiencia comercial de Finlandia confirma que el almacenamiento térmico con materiales granulares ya puede operar a escala industrial. El siguiente desafío será determinar en qué procesos, condiciones energéticas y rangos de temperatura puede ofrecer ventajas frente a otras tecnologías.
En un escenario donde la electrificación, la eficiencia y la reducción de emisiones adquieren mayor relevancia para la competitividad minera, las baterías de arena aparecen como una opción complementaria para aprovechar mejor la energía renovable y diversificar las soluciones de almacenamiento industrial.
REDIMIN Responde
¿Cómo funciona la tecnología de baterías de arena para almacenar energía?
La tecnología de baterías de arena transforma excedentes de electricidad solar y eólica en calor, que se conserva en materiales granulares como arena o piedra triturada. El sistema utiliza electricidad para calentar aire, que luego transfiere energía térmica al material de almacenamiento. Esta energía puede ser recuperada posteriormente para calefacción o procesos industriales, separando el momento de consumo eléctrico del uso de calor.
¿Qué capacidad tiene la instalación de baterías de arena en Pornainen, Finlandia?
La instalación en Pornainen, Finlandia, tiene una capacidad de almacenamiento de 100 megavatios-hora (MWh) térmicos y una potencia de descarga de 1 megavatio (MW) térmico. Utiliza aproximadamente 2.000 toneladas de esteatita triturada y fue diseñada para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 70%.
¿Qué ventajas ofrece la arena como material de almacenamiento térmico?
La arena es ampliamente disponible, económica, tolera altas temperaturas y mantiene estabilidad física bajo condiciones adecuadas. No requiere materiales activos como litio, cobalto o níquel, lo que la hace una opción atractiva para almacenar energía térmica. Además, con un buen aislamiento, puede conservar calor durante días o semanas.
¿Qué aplicaciones podrían tener las baterías de arena en la minería chilena?
Las baterías de arena podrían ser útiles en la minería chilena para procesos que requieren energía térmica, como el calentamiento de fluidos, secado de materiales y generación de vapor. Podrían aprovechar electricidad solar o eólica en horarios de mayor disponibilidad, aunque no son adecuadas para procesos que requieren temperaturas superiores a las capacidades del almacenamiento térmico.
¿Cómo contribuyen los sistemas de almacenamiento térmico a la gestión de excedentes de energía renovable en Chile?
Los sistemas de almacenamiento térmico pueden ayudar a gestionar los excedentes de energía renovable en Chile al desplazar el consumo energético hacia momentos de mayor necesidad. Esto es especialmente relevante en la zona norte, que tiene una alta capacidad de generación fotovoltaica, y en regiones con recursos eólicos, permitiendo un uso más eficiente de la energía generada.
