Almacenamiento de energía con volante de inercia
El almacenamiento eficiente de energía es un pilar fundamental de la transición energética: permite la producción flexible de energía renovable y garantiza su integración en la red. Descubra qué sistemas de almacenamiento son los más eficientes y cuáles prometen impulsar la tan necesaria transición hacia un sistema eléctrico descarbonizado.
La electricidad se puede generar, transportar y transformar fácilmente. Sin embargo, hasta ahora no ha sido posible almacenarla de forma práctica, fácil y rentable. Esto significa que la electricidad debe generarse de forma continua en función de la demanda y, en consecuencia, las energías renovables requieren sistemas de almacenamiento de apoyo para su integración, para evitar las caídas de energía limpia durante las sequías de suministro y para proporcionar mayor eficiencia y seguridad a la red eléctrica.
En un mundo que se encuentra en plena transición de los combustibles fósiles a las fuentes renovables, como la energía eólica y la solar, la mejora del almacenamiento de la energía eléctrica es vital para apoyar estas tecnologías, garantizando que las redes eléctricas puedan estar equilibradas y contribuir a la maximización de cada megavatio verde generado.
Almacenamiento de energías renovables
ResumenLa disponibilidad de las tecnologías de energía renovable está aumentando drásticamente en todo el mundo gracias a su creciente madurez. Sin embargo, el almacenamiento y la recuperación de energía eléctrica a gran escala serán casi con toda seguridad necesarios para aumentar la penetración de las fuentes renovables en la red. Ninguna tecnología actual de almacenamiento de energía tiene la combinación perfecta de alta densidad de potencia y energía, bajo coste financiero y medioambiental, ausencia de restricciones de emplazamiento, larga vida de ciclo y calendario, fácil disponibilidad de materiales y rápido tiempo de respuesta. Los microbios electroactivos de ingeniería podrían resolver muchas de las limitaciones de las actuales tecnologías de almacenamiento de energía al permitir la fijación de carbono recableada, un proceso que separa espacialmente las reacciones que normalmente se llevan a cabo juntas en una célula fotosintética y sustituye las menos eficientes por equivalentes no biológicos. Si tiene éxito, esto podría permitir el almacenamiento de electricidad renovable mediante la fijación electroquímica o enzimática del dióxido de carbono y su posterior almacenamiento como moléculas de almacenamiento de energía basadas en el carbono, incluidos los hidrocarburos y los polímeros no volátiles, con una alta eficiencia. En este artículo recopilamos datos de rendimiento sobre las opciones de componentes biológicos y no biológicos para los sistemas de fijación de carbono recableados e identificamos los retos urgentes de investigación e ingeniería.
Tecnologías de almacenamiento de energía
En una batería ideal sólo se producen reacciones químicas reversibles, por lo que puede ofrecer muchos ciclos de descarga/recarga. Sin embargo, no es posible diseñar una batería de forma que no se produzcan reacciones no deseadas. Con el tiempo, los productos de las reacciones no deseadas ensucian la mezcla. El diseño de las baterías consiste en hacer concesiones. Las baterías de plomo-ácido que se utilizan en los coches son buenas para muchos ciclos (lo que indica que se pierde muy poca capacidad por reacciones químicas irreducibles), pero la química del plomo-ácido no es adecuada para los dispositivos portátiles.
La fuerza eléctrica es alucinantemente fuerte, y es una fuerza de largo alcance. Ese largo alcance es el gran problema. Para evitar la concentración de la fuerza eléctrica, las regiones enriquecidas y agotadas de electrones deben tener una superficie muy grande, y toda esa superficie debe estar muy cerca una de otra. (Una forma habitual de fabricar un condensador es apilar cintas de papel de aluminio y luego enrollar esa cinta hasta formar un cilindro).
Una vez que el combustible se está quemando, se dispone de mucho calor. Ese calor se genera por la atracción entre los átomos de oxígeno del aire y los átomos de carbono e hidrógeno del combustible. Pero incluso una mezcla de vapor de aire y combustible sigue siendo muy estable; el oxígeno está unido en moléculas de oxígeno, el carbono y el hidrógeno están unidos en las moléculas de combustible. Hace falta un desencadenante muy fuerte para iniciar la combustión. El combustible es tan estable (comparativamente) porque la fuerza de atracción química entre los átomos es de muy corto alcance.
Almacenamiento global de energía
La red eléctrica funciona en base a un delicado equilibrio entre la oferta (generación) y la demanda (uso del consumidor). Una forma de ayudar a equilibrar las fluctuaciones de la oferta y la demanda de electricidad es almacenar la electricidad durante los periodos de producción relativamente alta y de baja demanda, para luego devolverla a la red eléctrica durante los periodos de menor producción o mayor demanda. En algunos casos, el almacenamiento puede aportar ventajas económicas, de fiabilidad y medioambientales. Dependiendo de su grado de implantación, el almacenamiento de electricidad podría ayudar a que la red eléctrica funcione de forma más eficiente, a reducir la probabilidad de caídas de tensión durante los picos de demanda y a permitir que se construyan y utilicen más recursos renovables.
El almacenamiento de electricidad puede aportar beneficios medioambientales indirectos. Por ejemplo, el almacenamiento de electricidad puede utilizarse para ayudar a integrar más energía renovable en la red eléctrica. El almacenamiento de electricidad también puede ayudar a que las instalaciones de generación funcionen a niveles óptimos y a reducir el uso de unidades de generación menos eficientes que, de otro modo, sólo funcionarían en horas punta. Además, la capacidad añadida que proporciona el almacenamiento de electricidad puede retrasar o evitar la necesidad de construir más centrales eléctricas o infraestructuras de transmisión y distribución.