¿Cómo se puede almacenar la energía?

Almacenamiento de energía en aire comprimido

El rápido aumento en muchas partes del mundo de la capacidad de generación por parte de fuentes de energía renovables intermitentes, sobre todo la eólica y la solar, ha supuesto un fuerte incentivo para desarrollar el almacenamiento de energía eléctrica a gran escala. Debido a la creciente cuota anual (deseada o impuesta) de energía eléctrica procedente de tecnologías renovables sujetas a flujos de energía naturalmente fluctuantes (como la solar fotovoltaica y la eólica), caracterizadas por factores de carga relativamente bajos, se espera que las capacidades instaladas combinadas de esas tecnologías en el futuro sean mucho mayores que la demanda eléctrica máxima típica/convencional.*

* “La lamentable costumbre de algunos círculos de utilizar ciegamente la palabra ‘energía’ como sinónimo de ‘electricidad’ debe evitarse en el contexto del almacenamiento. La ‘potencia’ se carga en un dispositivo de almacenamiento o se descarga de él, pero es la ‘energía’ la que se almacena”.  – Projected Costs of Generating Electricity 2020, International Energy Agency & Nuclear Energy Agency.

La medida en que se pueda desarrollar el almacenamiento de electricidad determinará el grado en que esas fuentes renovables intermitentes puedan desplazar a las fuentes despachables, tomando el excedente de energía en ocasiones y cubriendo las brechas de intermitencia.  Hay cuestiones de escala – potencia y capacidad energética – que se indican a continuación en casos particulares. Además, una parte de la energía almacenada debe estar disponible en forma de electricidad durante días y semanas, aunque hay muchas posibilidades de almacenamiento a corto plazo en minutos y horas. La rentabilidad es clave, por lo que hay que determinar claramente tanto el valor como el coste para comparar las distintas tecnologías de almacenamiento eléctrico en una variedad de aplicaciones y servicios.

Energía renovable

La presa de Llyn Stwlan del Plan de Almacenamiento por Bombeo de Ffestiniog, en Gales. La central inferior tiene cuatro turbinas de agua que pueden generar un total de 360 MW de electricidad durante varias horas, un ejemplo de almacenamiento y conversión artificial de energía.

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En la actualidad, el almacenamiento de energía a gran escala está dominado por las presas hidroeléctricas, tanto convencionales como de bombeo. El almacenamiento de energía en red es un conjunto de métodos utilizados para el almacenamiento de energía a gran escala dentro de una red eléctrica.

Ejemplos comunes de almacenamiento de energía son la batería recargable, que almacena energía química fácilmente convertible en electricidad para hacer funcionar un teléfono móvil; la presa hidroeléctrica, que almacena energía en un embalse en forma de energía potencial gravitatoria; y los tanques de almacenamiento de hielo, que almacenan hielo congelado por energía más barata durante la noche para satisfacer la máxima demanda diurna de refrigeración.

En la red del siglo XX, la energía eléctrica se generaba en gran medida mediante la quema de combustibles fósiles. Cuando se necesitaba menos energía, se quemaba menos combustible[2] La energía hidroeléctrica, un método de almacenamiento mecánico de energía, es el más adoptado y se ha utilizado durante siglos. Las grandes presas hidroeléctricas han sido lugares de almacenamiento de energía durante más de cien años[3] La preocupación por la contaminación atmosférica, las importaciones de energía y el calentamiento global han propiciado el crecimiento de las energías renovables, como la solar y la eólica[2] La energía eólica es incontrolada y puede estar generando en un momento en el que no se necesita energía adicional. La energía solar varía en función de la nubosidad y, en el mejor de los casos, sólo está disponible durante las horas de luz, mientras que la demanda suele alcanzar su máximo después de la puesta de sol (véase la curva del pato). El interés por almacenar la energía de estas fuentes intermitentes crece a medida que la industria de las energías renovables empieza a generar una fracción mayor del consumo energético global[4].

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Cómo se almacena la electricidad

La energía química es la energía almacenada en los enlaces de los átomos y las moléculas. Las baterías, la biomasa, el petróleo, el gas natural y el carbón son ejemplos de energía química. La energía química se convierte en energía térmica cuando la gente quema madera en una chimenea o quema gasolina en el motor de un coche.

La energía gravitatoria es la energía almacenada en la altura de un objeto. Cuanto más alto y pesado es el objeto, más energía gravitatoria se almacena. Cuando una persona baja en bicicleta por una colina empinada y coge velocidad, la energía gravitatoria se convierte en energía de movimiento. La energía hidráulica es otro ejemplo de energía gravitatoria, en la que la gravedad obliga a bajar el agua a través de una turbina hidroeléctrica para producir electricidad.

La energía radiante es la energía electromagnética que viaja en ondas transversales. La energía radiante incluye la luz visible, los rayos X, los rayos gamma y las ondas de radio. La luz es un tipo de energía radiante. La luz del sol es energía radiante, que proporciona el combustible y el calor que hacen posible la vida en la Tierra.

La energía térmica, o calor, es la energía que proviene del movimiento de los átomos y las moléculas de una sustancia. El calor aumenta cuando estas partículas se mueven más rápido. La energía geotérmica es la energía térmica de la tierra.

Almacenamiento de energía перевод

La Bóveda Energética almacena el exceso de energía eléctrica transformándola eficientemente en energía potencial gravitacional mediante ladrillos de 35 toneladas que pueden subirse y bajarse a voluntad, y que pueden permanecer inmóviles almacenando la energía durante cualquier cantidad de tiempo, antes de transformarla de nuevo en energía eléctrica cuando se necesite.

No es una batería que pueda degradarse con el tiempo. No necesita agua ni elementos raros como el Li o el Co. No depende del clima y no le afectan las condiciones meteorológicas extremas. Puede soportar vientos huracanados de categoría 4 y terremotos de magnitud 8 (probado en el Instituto Tecnológico de California).

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Utiliza materiales comunes como la tierra para hacer los ladrillos, incluso residuos sólidos, que pueden obtenerse localmente y no utiliza cemento para unirlos. No utiliza diez veces más acero y hormigón que las renovables en relación con la nuclear o el gas. Y tiene una de las huellas de carbono, si no la más baja, de cualquier sistema de generación o almacenamiento de energía.

Y esta tecnología llega justo a tiempo. Según el Informe de Mercado del Gran Reto del Almacenamiento de Energía 2020 del Departamento de Energía de EE.UU., el Consejo Mundial de la Energía, la Administración de Información Energética de EE.UU., Bloomberg NEF y Lazard, el despliegue previsto de almacenamiento relacionado con la red de aquí a 2030 debe ser de unos 830 GWh. La inversión acumulada en este almacenamiento relacionado con la red que se necesita en este periodo de tiempo es de unos 270.000 millones de dólares.