Las plantas de generación de energía fotovoltaica y eólica tienen la desventaja que no pueden ofrecer un suministro estable y continuo de energía. Por ejemplo, las instalaciones fotovoltaicas producen al máximo solamente en un intervalo de 8 horas, durante el día, dependiendo de su ubicación y del clima. Por otra parte, la energía producida en los parques eólicos es inestable, debido a que la velocidad y dirección del viento varía constantemente. En consecuencia, en ambos casos es necesario emplear los sistemas de almacenamiento de energía, para ofrecer un funcionamiento más estable y seguro.
En este post hablaremos de los sistemas más importantes para almacenar energía. Es decir, explicaremos el funcionamiento y los alcances de aquellos sistemas que se han venido usando con éxito, en muchas partes del mundo.
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Los sistemas de almacenamiento de energía son equipos o instalaciones capaces de almacenar cantidades importantes de energía. Esta energía almacenada podrá usarse cuando baje la producción de la instalación fotovoltaica o eólica, o haya un incremento en el consumo.
Los métodos empleados para el almacenamiento de energía son muy variados. Por ejemplo, hay sistemas que aprovechan la fuerza de la gravedad, mientras que otros emplean reacciones electroquímicas. Además, también existen sistemas que utilizan sustancias capaces de almacenar gran cantidad de energía calorífica. Por otro lado, hay sistemas que aprovechan la energía cinética que almacenan los cuerpos en movimiento. También existen sistemas que emplean la presión de un gas almacenado en un volumen de espacio determinado.
Entre los sistemas de almacenamiento de energía que han tenido más éxito en el mundo destacan las plantas hidroeléctricas reversibles. Además, también resaltan las plantas termosolares y los bancos de baterías de iones de litio. Por otro lado, también existen plantas de almacenamiento energético mediante aire comprimido. Todos estos sistemas mencionados son los que pueden almacenar, en forma práctica, cientos de megavatios o decenas de kilovatios de energía. Por tanto, estos son los sistemas que permiten un aprovechamiento más eficiente de las principales fuentes de energías limpias y renovables.
Las plantas hidroeléctricas reversibles almacenan energía hidráulica, aprovechando la fuerza de la gravedad. Para este fin, las plantas hidroeléctricas reversibles emplean dos embalses: un embalse o reservorio de agua ubicado a determinada altura, y otro a menor altura. Cuando la producción de energía fotovoltaica o eólica está al máximo, una bomba eléctrica impulsa agua desde el embalse bajo hacia el embalse alto. De esta manera, se almacena energía potencial hidráulica, debido a la diferencia de altura entre los embalses.
Al disminuir la producción de energía, se hace bajar agua del embalse alto hacia el embalse bajo, a través de la turbina de un generador eléctrico. De esta manera, se transforma la energía hidráulica en energía eléctrica, para compensar la disminución en la producción energética de la instalación fotovoltaica o eólica.
Hay varias plantas hidroeléctricas reversibles en funcionamiento, en diversas partes del mundo. Entre estas destacan la central Bath County, EEUU, que tiene una capacidad de 3000 MW; y la central de Huizhou, China, con 2400 MW. Además, en España tenemos la central Cortes-La Muela que alcanza los 1700 MW; y en Japón está la central Okutataragi con una capacidad de 1900 MW.
Las plantas termosolares almacenan energía térmica proveniente del sol, empleando sales fundidas de nitrato de sodio y potasio. Luego, esta energía térmica se emplea para calentar una caldera de vapor de agua, la cual accionará la turbina de vapor de un generador eléctrico. De esta forma, se logra mantener la producción de energía eléctrica durante 10 o 15 horas, luego de ocultarse el sol.
Básicamente, las plantas termosolares están compuestas de miles de espejos que concentran la luz solar en un solo punto. Dicho punto alcanza los 550 °C de temperatura, lo cual es suficiente para licuar las sales acumuladas en el mismo. Esta sal fundida a alta temperatura se va almacenando en tanques especiales, para usarse luego en el calentamiento de una caldera de vapor de agua. Con dicho vapor de agua se acciona finalmente una turbina que va acoplada a un generador eléctrico, como se mencionó anteriormente.
Los líderes mundiales de esta tecnología de almacenamiento de energía son EEUU y España, países que tienen las plantas termosolares más grandes. Por ejemplo, EEUU tiene, en el desierto de Mojave, la planta termosolar Ivanpah, la cual tiene una capacidad de 392 MW. Por otro lado, España tiene la planta termosolar de Extremadura, con una capacidad de 200 MW.
Las plantas de almacenamiento energético por aire comprimido funcionan gracias a la energía mecánica que se almacena en el aire cuando es comprimido. En este sentido, el aire se comporta de forma similar a un resorte que almacena energía mecánica, para liberarla posteriormente cuando sea necesario. El aire puede comprimirse a volumen constante (aumentando la presión) o a presión constante (en un volumen variable), en cavidades subterráneas o submarinas.
El almacenamiento de energía comienza cuando la producción de energía fotovoltaica o eólica está al máximo, comprimiendo el aire mediante un compresor eléctrico. Posteriormente, el aire comprimido es liberado para mover la turbina de un generador eléctrico. Esto se realiza cuando se necesita compensar una disminución en la producción de energía o un aumento del consumo.
Solo dos plantas de almacenamiento energético por aire comprimido hay en el mundo, con fines comerciales. Una de ellas está en Alemania, Huntorf, la cual almacena el aire en una cueva subterránea, alcanzando una capacidad de 290 MW. La otra planta está en los EEUU, McIntosh, con una capacidad de 110 MW.
Las baterías de almacenamiento de iones de litio almacenan energía gracias a una reacción química. Funcionan de manera similar a las baterías de plomo-ácido, usadas en los automóviles de combustión, y a las baterías de níquel-cadmio. Sin embargo, las baterías de almacenamiento de iones de litio pueden almacenar mucho más energía, en un volumen menor. El mayor inconveniente de estas baterías es su alto coste, aunque con los años ha disminuido significativamente.
Gracias a las baterías de almacenamiento de iones de litio, los coches eléctricos pueden alcanzar una autonomía de cientos de kilómetros. Además, todos los teléfonos móviles y ordenadores portátiles emplean este tipo de baterías. Por otro lado, los sistemas fotovoltaicos residenciales o industriales emplean baterías de iones de litio, con capacidades entre 1 y varias decenas de kWh.
Los sistemas de almacenamiento de energía son el complemento ideal para la implementación práctica y masiva de las energías limpias y renovables. De esta manera, se podrá disminuir el consumo de combustibles fósiles y bajar las emisiones de CO2 y otros contaminantes. En Hogar Sostenible fomentamos prioritariamente todas las actividades enfocadas a la protección del medioambiente, debido al gran deterioro que ha sufrido el mismo.
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