¿Qué es el almacenamiento a largo plazo para la electricidad verde?
El dióxido de carbono (CO₂) es un gas que se encuentra de forma natural en el aire y también se produce durante la combustión de combustibles fósiles, utilizados a gran escala en los países industrializados para los procesos de producción, el transporte y otros fines. El problema es que el CO₂ se considera un gas de efecto invernadero al favorecer el calentamiento global y ser, por tanto, uno de los principales factores del cambio climático.
Las denominadas energías renovables procedentes de centrales solares y eólicas, al contrario, están libres de emisiones y no producen dióxido de carbono. Por este motivo, deberían sustituir cuanto antes al gas natural y al petróleo como fuentes de energía primaria, especialmente para la generación de electricidad y, también, para la calefacción y la refrigeración y en el sector del transporte (conceptos de automoción alternativos).
Sin embargo, esta energía renovable solo se produce si las condiciones meteorológicas son favorables (en algunos casos se produce más de la necesaria) y, de lo contrario y sin condiciones óptimas, las centrales fotovoltaicas y eólicas no generan electricidad.
Este excedente de energía podría alimentar las redes eléctricas cuando el cielo está nublado y no se puede producir electricidad, pero debe almacenarse de algún modo a gran escala para que esté disponible cuando se necesite. El almacenamiento de energía de larga duración (LDES) pretende cumplir esta tarea y es actualmente objeto de investigación.
Las ventajas y desventajas del almacenamiento a largo plazo
Una vez que las tecnologías LDES maduren, permitirán utilizar la energía eólica y solar independientemente de las condiciones meteorológicas y de la red durante periodos más largos y por la noche, cuando la energía solar no esté disponible. De este modo se contribuye a la descarbonización de las plantas industriales fósiles, ya que pueden cubrir sus necesidades de electricidad las veinticuatro horas del día con energía renovable libre de CO₂. Veamos un resumen de los posibles escenarios de actuación de los sistemas de almacenamiento a largo plazo.
- Apoyo al aumento de la cuota de energías renovables en el conjunto de fuentes de energía.
- Garantía de fiabilidad de las redes durante largos periodos de tiempo (por ejemplo, en lugares aislados o fuera de la red).
- Acuerdos de compra de electricidad (PPA), es decir, contratos de suministro de electricidad renovable a largo plazo negociados individualmente las 24 horas del día.
- Las capacidades de las tecnologías LDES pueden hacer (parcialmente) innecesaria la construcción de centrales eléctricas adicionales o de infraestructuras de transporte y distribución.
- Por otro lado, el almacenamiento de energía a largo plazo también presenta algunas desventajas y problemas.
- Una de las mayores desventajas de utilizar un sistema de almacenamiento de energía es el coste, y es que mientras el precio de los módulos solares, por ejemplo, ha bajado mucho en los últimos años, los sistemas de almacenamiento de energía siguen siendo relativamente caros. Sin embargo, se espera que se abaraten a medida que mejore la tecnología y aumente la demanda.
- Otra de las desventajas es que los sistemas de almacenamiento de energía requieren un mantenimiento regular, incluida la supervisión del estado de carga, lo que puede resultar difícil para las empresas que no dispongan del tiempo o los conocimientos necesarios para las tareas de mantenimiento.
- Los sistemas de almacenamiento de energía tienen una vida útil limitada, normalmente entre 5 y 15 años dependiendo de la tecnología utilizada. Esto significa que, cuando las baterías llegan al final de su vida útil, hay que sustituirlas, lo que puede resultar costoso y llevar mucho tiempo.
- Parte de la electricidad debe utilizarse para el propio proceso de almacenamiento.
Las tecnologías de almacenamiento a largo plazo ofrecen a día de hoy un gran potencial
La capacidad de las instalaciones de almacenamiento a largo plazo debe aumentar considerablemente si las empresas quieren ser neutras desde el punto de vista climático. Las siguientes tecnologías tienen a día de hoy potencial para lograrlo.
- Energía hidráulica de bombeo: el agua se bombea a un depósito mediante electricidad y cuando esta sale del embalse, fluye hacia abajo a través de una turbina para generar electricidad.
- Aire comprimido: el aire se comprime al máximo con ayuda de electricidad y a menudo es almacenado en cuevas subterráneas. Cuando la demanda de electricidad es alta, el aire comprimido se libera para generar electricidad mediante un generador de turbina de expansión.
- Volantes de inercia: la electricidad se utiliza para acelerar un volante de inercia (un tipo de rotor), que retiene la energía en forma de energía cinética de rotación. Cuando se necesita energía, la fuerza de rotación del volante se utiliza para accionar un generador. Algunos volantes de inercia tienen cojinetes magnéticos, funcionan en el vacío para reducir la resistencia del aire y pueden alcanzar velocidades de hasta 60 000 revoluciones por minuto.
- Baterías: al igual que las baterías recargables convencionales, las de gran tamaño pueden almacenar electricidad hasta que esta se necesite. Estos sistemas pueden utilizar baterías de ion-litio, plomo-ácido, litio-hierro u otras tecnologías.
- Almacenamiento de energía térmica: la electricidad puede utilizarse para generar energía térmica que se puede almacenar. Esta electricidad puede, por ejemplo, producir agua fría o hielo en momentos de baja demanda y utilizarse más tarde para la refrigeración en momentos de máximo consumo eléctrico.
- Power-to-X: se refiere a la conversión de electricidad en otra fuente de energía, como por ejemplo a través del almacenamiento de hidrógeno. En este caso, el hidrógeno se produce a partir del agua y la energía solar generada se almacena hasta que vuelva a necesitarse electricidad.
Además de estas tecnologías se están desarrollando otras nuevas, como las baterías de flujo, los supercondensadores y el almacenamiento de energía magnética por superconducción.