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Sistemas alternativos de almacenamiento de energia

La energía renovable no puede proporcionar flujos constantes e ininterrumpidos de electricidad, lo que hace que el almacenamiento de energía sea cada vez más importante.

La capacidad mundial de energía renovable podría aumentar tanto entre 2022 y 2027 como lo hizo en los últimos 20 años, según la Agencia Internacional de Energía. Esto hace que el almacenamiento de energía sea cada vez más importante, ya que la energía renovable no puede proporcionar flujos constantes e ininterrumpidos de electricidad; el sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla. Como resultado, necesitamos encontrar formas de almacenar el exceso de energía cuando las turbinas eólicas giran rápidamente y los paneles solares reciben muchos rayos.

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Las baterías parecerían ser la solución obvia, pero hay varios obstáculos que superar, incluidos los altos precios y la falta de estandarización en los requisitos técnicos.

Baterías

El ejemplo más común de sistema de almacenamiento de energía es la batería a gran escala. La innovación continua en tecnología de baterías ha mejorado constantemente la longevidad, capacidad y confiabilidad de las baterías, lo que ha llevado al desarrollo de varias variaciones adaptadas para desarrollos a escala de red.

La forma más utilizada es la batería de iones de litio, que se ha convertido en esencial en la industria de vehículos eléctricos y proyectos de almacenamiento a gran escala. Los desarrolladores de esta tecnología, como el Dr. M. Stanley Wittingham, el Dr. John Goodenough y el Dr. Akira Yoshino, fueron galardonados con el Premio Nobel de Química en 2019.

Aunque las baterías de iones de litio tienen beneficios, como su flexibilidad y confiabilidad, también presentan desafíos y limitaciones, lo que ha llevado a la búsqueda de baterías alternativas.

Aquí hay cinco formas innovadoras de almacenar energía renovable sin baterías.

Almacenamiento de energía basado en la gravedad

El sistema basado en la gravedad mencionado anteriormente ha sido ideado por una empresa llamada Energy Vault. Utiliza la energía producida cuando la generación renovable es alta para elevar bloques de 30 toneladas al aire dentro de un edificio especial.
¿Por qué? Bueno, elevar los bloques hace que almacenen lo que se conoce como energía potencial. Esto es similar al tipo de energía que se almacena en un resorte cuando lo estiras; liberar el resorte libera la energía almacenada. En el caso del sistema de Energy Vault, una vez que se baja el bloque elevado, libera energía cinética que se puede alimentar a las redes eléctricas.

Los bloques se almacenan en edificios modulares que se pueden construir en unidades de 10 megavatios-hora hasta el tamaño que se requiera.

Almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo

La hidroeléctrica es de lejos la mayor fuente mundial de generación de electricidad renovable. Representa más del 60% de la generación de energía renovable mundial.
El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo opera según principios similares al almacenamiento de energía basado en la gravedad. Bombea agua desde un depósito inferior hacia un depósito superior y luego puede liberar esta agua y hacerla pasar hacia abajo a través de turbinas para generar energía según sea necesario.
El agua se bombea al depósito superior en momentos en que la demanda de electricidad y los precios son bajos. Se libera cuando la demanda de electricidad aumenta.

La hidroeléctrica por bombeo representa el 94% del almacenamiento de energía mundial, según la Asociación Internacional de Energía Hidroeléctrica, y agrega que los estudios sugieren un significativo potencial para aumentar aún más esto.

Almacenamiento de energía en aire comprimido (CAES)

Mientras que la hidroeléctrica por bombeo mueve el agua hacia arriba, el almacenamiento de energía en aire comprimido (CAES) implica mover energía bajo tierra.
Funciona utilizando la energía excedente para hacer funcionar un compresor rotativo que condensa el aire. Este aire altamente presurizado se empaqueta luego en una caverna subterránea o un contenedor y luego puede liberarse, calentarse y expandirse en una turbina para generar energía.

El almacenamiento de energía en aire comprimido implica mover aire altamente presurizado a cavernas subterráneas.
Este enfoque ha estado en uso desde la década de 1870, pero solo hay dos plantas CAES a escala comercial en funcionamiento en todo el mundo: una en EE. UU. que se puso en marcha en 1991 y otra en Alemania que se lanzó en 1978.

Almacenamiento de energía en aire líquido (LAES)

En lugar de almacenar energía en aire comprimido, también se puede almacenar en aire líquido. Esto se hace utilizando energía renovable excedente para alimentar un licuador, que enfría y comprime el aire en forma líquida a -196°C.
Luego se almacena en un tanque hasta que sea necesario, momento en el que se puede liberar, calentar y convertir en gas para alimentar turbinas eléctricas.
Un beneficio clave del almacenamiento de energía en aire líquido (LAES) es que utiliza tecnología existente que está disponible fácilmente y tiene una vida útil de más de 30 años. Por otro lado, cambiar el estado de la energía de esta manera conduce a pérdidas de energía y reduce la eficiencia de LAES al 50-70%. Esto es mucho menos eficiente que las baterías de ion de litio, que tienen alrededor del 99% de eficiencia, y podría poner en peligro la viabilidad de LAES.
Sin embargo, la empresa británica Highview Power anunció recientemente planes para construir la primera planta comercial a gran escala de LAES en el mundo.

Almacenamiento de energía de hidrógeno

El hidrógeno se puede almacenar a través de la electrólisis del agua, separando las moléculas de hidrógeno y oxígeno. Este método, conocido como almacenamiento de energía de hidrógeno, se utiliza en proyectos de gran envergadura, aunque la eficiencia sigue siendo un desafío.

A medida que la energía renovable se vuelve más prevalente, la necesidad de almacenamiento de energía eficiente y escalable sigue siendo un desafío. Se espera que el desarrollo continuo de cada método de almacenamiento de energía conduzca a soluciones más eficientes, confiables y rentables para respaldar proyectos de energía renovable en todo el mundo.

Fuente: Foro Económico Mundial

 

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