Almacenamiento energético: ¿el gran desafío para las renovables?

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LA CORUÑA, España – Se estima que la demanda global de energía habrá aumentado 4,6 % al finalizar 2021, recuperando la tendencia creciente interrumpida por la pandemia de la covid-19. Al mismo tiempo, la potencia instalada de energía renovables creció más de 10 % a nivel global en el año 2020. Los datos indican que estamos recorriendo el camino hacia la descarbonización.

Pero la transición energética no podrá ser definitiva si no somos capaces de compensar el suministro intermitente de energía que aportan las renovables. La producción de energía solar y eólica depende de factores que pueden sufrir grandes variaciones a lo largo de un mismo día. Para poder integrarlas en el sistema de generación de energía es necesario combinarlas con un sistema de almacenamiento energético.

El almacenamiento de energía se asocia directamente con las baterías eléctricas. Esto es aún más frecuente si tenemos en cuenta el creciente aumento del uso de vehículos eléctricos. La tecnología de baterías eléctricas ha experimentado un gran desarrollo y los costes se están reduciendo de forma significativa. Sin embargo, aún es necesario aumentar su vida útil y favorecer la reutilización y reciclaje de sus componentes.

Afortunadamente, las baterías eléctricas no son la única forma de almacenamiento energético. Las fuentes de energía renovable actuales pueden combinarse con sistemas de almacenamiento mecánico, térmico y químico.

Almacenamiento mecánico: centrales hidráulicas de bombeo

Las centrales hidráulicas de bombeo son un tipo especial de central hidroeléctrica. Utilizan un sistema de turbinas hidráulicas para producir electricidad a partir de la energía potencial almacenada en el agua de un embalse. Adicionalmente, incorporan un sistema de bombeo que permite volver a impulsar el agua al embalse.

A menudo, estas instalaciones funcionan con dos embalses, uno superior y otro inferior. Bombear agua al embalse superior tiene un coste en electricidad, pero este coste varía a lo largo del día.

Así, en los periodos de alta demanda de electricidad, la central funcionará de la forma habitual para producir electricidad. En los periodos de baja demanda de electricidad, el agua se bombea hacia el embalse superior y se almacena. El proceso de bombeo aumenta la energía potencial del agua para que pueda ser utilizada en las turbinas en periodos de alta demanda de electricidad.

Se trata de una tecnología muy eficiente y flexible. Por esta razón más de 90 % de la potencia de almacenamiento energético de Europa es de este tipo.

Presa de Chira, en Gran Canaria, en España. Foto: Salto de Chira

Almacenamiento térmico: centrales de concentración solar

No todas las fuentes de energía se emplean para producir electricidad. La energía en forma de calor se puede producir con una eficiencia mayor que la electricidad. En el caso de las energías renovables, la energía solar térmica es una de las más utilizadas.

La energía solar de baja temperatura se emplea ampliamente en viviendas para la producción de agua caliente. Para que estas instalaciones sean eficientes, deben contar con un sistema de almacenamiento térmico.

Consiste en un depósito que almacena el agua caliente producida por la instalación solar que no se consume. Gracias a este sistema podemos tener agua caliente durante la noche.

Sin embargo, donde la energía solar térmica tiene un potencial más elevado es en las aplicaciones de alta temperatura. La tecnología de concentración solar permite alcanzar grandes temperaturas, siendo capaz de generar vapor de agua. Este vapor puede aprovecharse de la misma forma que se hace en una central térmica convencional, por lo que es posible generar electricidad.

El problema del ciclo de vapor de una central de concentración es la intermitencia de la radiación solar. Para poder producir electricidad de forma continua es necesario emplear un sistema de almacenamiento de energía.

En este caso, se utilizan materiales de elevada capacidad calorífica como las sales fundidas (nitrato sódico, nitrato potásico…). Estos materiales son capaces de almacenar la energía térmica que no se está empleando para la producción eléctrica durante horas. De esta forma, puede utilizarse en momentos en los que no hay luz solar o la demanda de electricidad aumenta.

Gemasolar, planta de energía termosolar de concentración con sistema de almacenamiento térmico en sales fundidas (Fuentes de Andalucía, Sevilla). Foto: Wikimedia Commons / kallerna, CC BY-SA

Almacenamiento químico: hidrógeno

Los sistemas de almacenamiento químico se basan en la transformación de energía eléctrica en energía de enlaces químicos. Esta energía puede ser extraída cuando se requiera o pueden usarse estas moléculas en procesos industriales. Si se utiliza electricidad de fuentes renovables se logran combustibles renovables, como el llamado hidrógeno verde.

El hidrógeno es una molécula con un poder calorífico muy elevado. Para obtener la misma cantidad de energía que contiene 1 kg de hidrógeno, necesitamos quemar 2,78 kilogramos de gasolina.

Aunque el manejo de hidrógeno tiene algunos problemas de seguridad por su elevada inflamabilidad, cada vez estamos más cerca de un futuro basado en este combustible.

No hay un sistema de almacenamiento mejor que otro. La clave está en combinarlos todos de forma adecuada. El amplio abanico de tecnologías de almacenamiento de energía existente puede contribuir de manera combinada a la neutralidad climática.

El almacenamiento energético es fundamental para reducir la dependencia de combustibles fósiles. A la larga, será esencial para garantizar un sistema basado en energías renovables y libre de emisiones.The Conversation

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation

RV: EG