Sistemas de almacenamiento de energía ¿Qué son, cómo funcionan y cuál es su impacto?

El aumento de consumo de energía doméstica e industrial es un asunto de gran atención, porque dependemos de la electricidad para realizar la mayoría de nuestras ocupaciones, si no por qué nos vemos en total caos ante un apagón o brownout.

Lo anterior no puede generar complicaciones ante regulaciones eléctricas si tenemos nuestra reserva de energía, esta es una de las razones sobre la conveniencia de desarrollar sistemas de almacenamiento de energía (SAE) adecuados.

En consecuencia, se garantiza un sistema eléctrico a través de técnicas eficientes, además de procurar la implementación de fuentes renovables sin dañar la tierra. Pero a continuación te brindamos mayores detalles que debes conocer sobre este importante tema.

¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía?

Hoy día es muy factible contener energía para su uso posterior, según su forma pueden emplearse distintos métodos y tecnologías -cadenas de suministro- que nos lo permitan, estos son los SAE o sistemas de almacenamiento de energía. Para el uso comercial y conservación, la energía puede transformarse en distintos tipos: eléctrica, biológica, mecánica, química, electroquímica, geotérmica, térmica y nuclear. Algunas de ellas son explotadas y otras se encuentran en fase de desarrollo.

En relación a los sistemas de acumulación de energía, estos pueden ramificarse de acuerdo a su capacidad:

• SAE a gran escala. Aplicada en sitios que requieren suministro con una unidad de potencia en gigavatio (GW).
• SAE en redes y en activos de generación. El consumo de trabajo precisa una capacidad en megavatios (MV).
• SAE a nivel de usuario final. Se emplea el kilovatio(KW) en zonas residenciales.

¿Cómo funciona un sistema de acumulación energético?

El proceso de almacenamiento de energía es complejo, en primer lugar debe existir la fuente de obtención, es decir, de dónde se genera para luego transportarla y ser transformada. Tal y como conocemos la electricidad, no se puede acumular por sí sola, por ello, es imprescindible la cooperación de la energía química o mecánica.

El SAE lo vemos aplicado en baterías de automóviles o pilas recargables, pues la energía química transformada dentro de ellas la podemos utilizar cuando la demandemos; ésta es de gran ventaja por su rápida respuesta. Estos dispositivos se valen de compuestos que tienen la tarea de reaccionar entre ellos compartiendo electrones que a su paso por un circuito, son capaces de liberar corriente eléctrica.

Este sistema también lo podemos ver diariamente en los ordenadores, en el CPU hay condensadores que permiten almacenar la energía necesaria para cuando el usuario restablezca el encendido, la memoria restaure algunas funciones. Otro ejemplo, sería el uso de paneles solares domésticos, que atrapan la energía para almacenarla, esto puede ser de gran ayuda cuando haya días soleados y no estemos en casa. Es una manera de no malgastar la energía y rescatar la que nos brinda el clima cuando lo dispone.

Por otro lado, el proceso de almacenamiento térmico explica acumular el calor en materiales, tales como sales fundidas -nitrato, potasio o de sodio- que se escapa mediante un ciclo de agua a vapor, una acción que moviliza turbinas para finalmente crear electricidad.

Importancia y necesidad de los SAE

La idea de atesorar las fuentes de energías fósiles, nos va encaminando a conseguir un modelo energético rentable, limpio, renovable y sin desperdicios. Es aquí donde los SAE vienen a aportarnos soluciones hacia los sistemas de red eléctrica que hoy se encuentran saturados. Proyectos de resguardo de electricidad proveniente de fuentes renovables (solar o eólica) merecen total respaldo, porque actualmente estos suministros requieren de un sistema de almacenamiento que no malgaste cada voltio verde.

Los SAE pueden mantener el equilibrio de la tecnología de generación, ocupando ocasionalmente la energía renovable que se produjo cuando no se requirió en el momento por tener carácter estacionario. En este sentido, es de gran utilidad sobre todo porque son fuentes que están sujetas a cambios meteorológicos. Además es un servicio seguro, no contaminante y de bajo costo, que vale la pena por todo el aporte que brinda no solo a la red sino al usuario final.

Otro elemento importante con el que han contribuido los SAE es el nacimiento del Smart Grid, se trata de una red de distribución eléctrica inteligente. Básicamente son redes bidireccionales, diseñadas usando las más modernas tecnologías de información para trasladar electricidad en ambos sentidos.

Por otro lado, la comunidad internacional hace énfasis en la transición del modelo energético actual hacia la descarbonización, con el fin de minimizar la emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) con el compromiso de que en un futuro se garantice el suministro de electricidad sin perjudicar el medioambiente.

Tipos de sistemas de acumulación de energía

Ya habíamos mencionado que existen varios tipos de SAE, en este apartado te puntualizamos algunos de estos métodos que permiten transformar la energía para aprovechar sus grandes beneficios:

Por aire comprimido

Se le conoce como CAES (Compressed Air Energy Storage) y es una de las formas mecánicas de almacenamiento que involucra el hidro-bombeado. La presión se ejerce en depósitos o plantas subterráneas mediante un motor reversible en horas de alta energía, luego el aire recopilado se propaga generando movimiento a un turbogenerador. En ocasiones puede llegar a una potencia de 100 MW. Este tipo de energía es limpia, económica y aprovecha el sobrante.

Por pilas de combustible de hidrógeno

Hay varias clases de pilas de combustible - celda de combustible o célula de combustible-, esta en concreto se alimenta de hidrógeno verde constantemente, de manera que el almacenamiento del que hablamos es químico continuo, y es muy empleada por ser más eficiente que los motores de combustión. En otras palabras, este dispositivo electroquímico tiene la cualidad de convertir directamente la energía química en eléctrica y no contamina.

Por volantes de inercia

También es de impulso mecánico y se fundamenta en que la energía se contiene en un rotor giratorio (un volante de inercia), luego de finalizar la carga se desconecta de la fuente eléctrica y el disco metálico queda girando convirtiendo la energía eléctrica en cinética, puede realizar el efecto contrario si se quiere.

Por bombeo hidroeléctrico

Es el SAE más eficaz del tipo hidroeléctrico, radica en bombear en horas de la noche desde un depósito de agua (río, mar, lago) hasta un embalse de mayor altura. Esta tecnología es considerada rentable logrando producir una gran cantidad de energía limpia en corto tiempo.

Por supercondensador (ultracapacitadores)

Su capacidad es mil veces mayor que un condensador electrolítico, es que su potencia se mide en Faradios. Este dispositivo (EDLC) puede acumular energía eléctrica en forma de cargas electrostáticas y el más poderoso posee una capacidad de 5.000 F.

Los supercondensadores o SCs pueden llegar a sustituir a las baterías debido a su largo periodo de utilización y breve carga, de hecho es muy aplicada en productos electrónicos móviles. Por su vida útil está siendo considerada para trabajar en propulsión eléctrica de naves espaciales, control de vuelo y hasta satélites de telecomunicación.

Proyectos SAE que cambiarán al mundo

En la actualidad, se desarrollan proyectos en diversas localidades del mundo, especialmente América y el Caribe están prestos a participar en el mejoramiento y aprovechamiento de la tecnología de generación, y al tiempo bajar los costos de operación en beneficio de sus habitantes.

Te nombramos los más destacados:

Complejo hidroeléctrico Río Grande

Esta se encuentra ubicada en la Provincia de Córdoba, Argentina. La instalación de este SAE se hace conocer por ser la más grande de la región, tiene una capacidad de 750 MW y cuenta con 36 años operando en modo de generación o bombeo, ya que fue inaugurada en el año 1986.

El mismo esta constituido por dos represas que son el embalse Cerro Pelado y el contra embalse ubicado a unos 12 kilómetros por debajo del primero, llamado Arroyo Corto. Dicha construcción posicionó al país en un lujo de la ingeniería latinoamericana por disponer de una central de almacenamiento.

Central termo-solar de Cerro Dominador

La torre tiene una potencia de 110 MW y consta de 392.000 paneles que captan la energía del sol. Este se compone por tanques para sales frías y calientes que permiten un almacenamiento térmico capaz de producir electricidad durante la noche, lo que quiere decir que puede proporcionar energía durante las 24 horas de forma eficiente. El país suramericano también apuesta a proyectos de generación no renovables y renovables.

Esta obra se encuentra en Chile específicamente en Antofagasta. Dicha construcción se caracteriza por ser un proyecto de revolución de energía limpia que no afecte al medio ambiente y que contribuya a un futuro sostenible.

Capella Solar (Plantas Fotovoltaicas Albireo 1 y 2)

El proyecto se encuentra situado en Usulután, El Salvador. El mismo se dedica a baterías de Ion de Litio y se encarga de prestar servicios de regulación de frecuencia. El sistema es de 3,3 MW/2,23MWh adjuntada a dos plantas fotovoltaicas de 140 MWh de capacidad instalada total, dedicada a los servicios de reserva. La misma constituye a una de las infraestructuras de energía más grande de Centroamérica y se dice que inyecta cerca del 4% de la energía al mercado del país.

Capella Solar constituye una línea de transmisión de aproximadamente 8 kilómetros y otras instalaciones de interconexión, situadas en municipios de Usulután.

Micro red Pokigron

En Surinam para hacer frente a la situación que se presenta y debido a la creciente demanda de electricidad en el país, el Gobierno como estrategia política ha desarrollado un plan dedicado a establecer un mejor sistema eléctrico sostenible con planes de mitigación y adaptación al cambio climático.

La aplicación del SAE por medio de la tecnología de micro-redes en esta zona viene a mejorar el servicio de electrificación, un problema común en las islas. En Surinam el grupo BID ha prestado apoyo en financiación a esta clase de proyecto que maneja tecnología de generación solar PV en baterías de plomo, la cual puede generar 500 KW y almacenar 1.800 KWh para el buen vivir de 400 familias aproximadamente.