Un nuevo artículo que continua el análisis de esta cuestión tan relevante en materia energética.

En mi artículo anterior “El Almacenamiento Energético en la Transición hacia las Energías Renovables”, se mencionó que la energía prácticamente no se almacena a gran escala; no en suficiente cantidad como para cambiar la filosofía del modo de generación eléctrica. Pero también se mencionó que con el paso del tiempo las tecnologías van madurando y los cambios que puede generar si se tuviera gran capacidad de almacenamiento.

Entonces surge la pregunta, ¿En qué estado están las tecnologías de almacenamiento energético hoy en día?

 

LAS TECNOLOGÍAS MÁS USADAS HOY

Las siguientes son las tecnologías de almacenamiento energético más divulgadas en el mundo:

– Almacenamiento por bombeo de agua (PSH): Se usa electricidad para bombear agua de un reservorio inferior a uno superior en momentos horarios de baja demanda eléctrica se circula el agua de arriba hacia abajo cuando se requiera, generando energía eléctrica. Su eficiencia ronda el 80% y su tiempo de respuesta es de segundos a minutos.

– Almacenamiento por aire comprimido (CAES): Se comprime y enfría aire en cavernas u otros volúmenes cerrados en momentos de baja demanda eléctrica y se calienta y expande en una turbina de gas cuando se requiera. Ciclos más eficientes, llamados “adiabáticos”, permiten almacenar el calor producido en la compresión del aire y utilizarlo para recalentarlo antes de hacerlo pasar por la turbina. Su eficiencia ronda el 70% y su tiempo de respuesta es de segundos a minutos.

– Baterías convencionales (Plomo, Níquel-Cadmio, Ion-Litio): Estas baterías se componen por dos electrodos (ánodo y cátodo) separados por una sustancia llamada electrolito. Durante el ciclo de carga de las baterías, el electrolito se ioniza. Durante la descarga, se produce una reacción óxido-reducción recupera la energía de la batería. Su eficiencia ronda el 75 – 90% y su tiempo de respuesta es de milisegundos.

– Masas rotantes: Este método almacena energía en forma de energía cinética de masas rotantes (rotores) a muy alta velocidad mediante un moto-generador eléctrico. La energía de las masas rotantes se recupera llevando a una desaceleración de las mismas.  Su eficiencia ronda el 85% y su respuesta es instantánea, pero requiere un 1-2% de suministro energético permanente por pérdidas.

Estas son las tecnologías más utilizadas hoy en día. Sin embargo, puede verse que el porcentaje de uso de las mismas no es parejo:

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Potencia de almacenamiento energético instalada en el mundo, en MW

Fuente: IEA Technology Roadmap 2014

La disparidad en la potencia instalada de cada tecnología de almacenamiento energético nos hace preguntar su causa.

 

INVERSIÓN, RIESGO Y MADUREZ DE LA TECNOLOGÍA

Muchas tecnologías de almacenamiento energético son relativamente nuevas o no fueron demasiado exploradas. Esto deriva en que haya tecnologías que, aunque en principio parezcan muy eficientes económicamente, hasta ahora no tuvieron muchas aplicaciones, o no a gran escala. Por ende, no hay gran cantidad de inversores dispuestos a arriesgarse a utilizar estas tecnologías “inmaduras”. Una cosa es que para una determinada tecnología se hayan hechos pruebas en laboratorios o pruebas de campo, pero otra cosa es saber (o que inversores sepan) que la tecnología ya ha superado la mayoría de sus inconvenientes y está siendo utilizado comercialmente.

Cada tecnología, de almacenamiento energético, posee un distinto grado de maduración. Está generalmente aceptado clasificar la maduración de las tecnologías en tres grandes fases:

– Investigación y desarrollo: A medida que avanza esta etapa, las pruebas van siendo cada vez más completas y de mayor escala, resultando en un mayor nivel de inversión. El riesgo de los inversores es proporcional a la inversión.

– Demostración y despliegue: A medida que se realizan más proyectos y avanza esta etapa, se van solucionando inconvenientes propios de los proyectos a gran escala de las tecnologías. La inversión puede mantenerse, pero el riesgo disminuye drásticamente.

– Comercialización: En esta etapa prácticamente ya se eliminó previamente toda experimentación que pueda introducir riesgos; solamente quedan proyectos seguros en los que, a medida que se instalan más proyectos, se adquiere experiencia y reduce la inversión en forma de optimización de los procesos.

 

A continuación se muestra una imagen mostrando el grado de madurez actual de las tecnologías de almacenamiento energético hoy en día:

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Madurez de las tecnologías de almacenamiento energético

Fuente: IEA Technology Roadmap 2014

Como puede verse, el único considerado realmente maduro es el almacenamiento por bombeo hidroeléctrico (PSH), el cual como se vio en la figura anterior representa el 99% de la capacidad instalada en el mundo. Además de ser la primer tecnología utilizada para almacenar energía a gran escala, la robustez incrementa al ser muy similar a las estaciones hidroeléctricas convencionales.

 

El almacenamiento por compresión de aire (CAES), el cual se considera casi en etapa de comercialización. Aparte de eso, es la que más energía puede almacenar en una única central junto con las centrales de bombeo.

Las baterías, convencionales están siendo cada vez más divulgadas masivamente y cada vez con más usos.

Las masas rotantes (Flywheels), por más de que sean una de las tecnologías que más aparece en el mundo, está todavía entre los últimos pasos de la etapa de investigación y desarrollo y los primeros de la etapa de demostración y despliegue.

El resto de las tecnologías que se encuentran en la etapa de demostración todavía no fueron ampliamente difundidas, o su almacenamiento por unidad instalada es demasiado pequeño.

 

EL ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO EN EL FUTURO

El importante avance de las tecnologías renovables en el mercado energético, va acompañado del avance en la madurez de las tecnologías de almacenamiento. La cantidad de proyectos de tecnologías en grado de despliegue es cada año mayor y más inversores y entidades van paulatinamente aplicando nuevas tecnologías a sus mercados.

Junto a esto, todas las proyecciones de reconocidas entidades internacionales apuntan a drásticos decrecimientos en los costos de las tecnologías, los cuales no solo las harán más aplicables sino que aumentará a mayor velocidad su grado de madurez.

 

Por Ary Szpic, Ingeniero Eléctrico ITBA

 

Referencias:

International Energy Agency (2014). Technology Roadmap – Energy Storage

https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/TechnologyRoadmapEnergystorage-147×206.pdf

Ecofys (2014). Energy Storage Opportunities and Challenges. A West Coast Perspective White Paper http://www.ecofys.com/files/files/ecofys-2014- energy-storage- white-paper.pdf

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