Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) almacenan el exceso de energía eléctrica durante periodos de alta y baja demanda para optimizar el uso de energía durante las sesiones de mayor demanda. El almacenamiento de energía hace que el sistema de red sea más seguro, flexible y fiable que las soluciones tradicionales de respaldo energético como la solar y la eólica. Cuenta con numerosos beneficios medioambientales y económicos, incluyendo un aumento en la producción de energías renovables y una reducción de las emisiones de carbono.
También te ahorra dinero porque reduce el uso de unidades generadoras de energía ineficientes que solo funcionan en horas punta y evita costosas interrupciones empresariales causadas por cortes de luz. La mayoría de los métodos de almacenamiento de energía pueden almacenar energía en cualquier punto de la red para hacer que las instalaciones comerciales e industriales sean más resistentes. También son personalizables para adaptarse a tus necesidades específicas. A continuación, analizamos los diferentes tipos de métodos de almacenamiento de energía y por qué es preferible el almacenamiento de energía por aire comprimido.
¿Cómo se almacena la energía?
El almacenamiento de energía ocurre cuando hay una mayor oferta de electricidad que la demanda. El exceso de electricidad se convierte en otra forma, como energía cinética, química o térmica, que a menudo es más fácil y cómoda de almacenar. Se almacena y utiliza más tarde, cuando hay mayor demanda que oferta o lo más caro, haciendo que la red eléctrica sea eficiente y fiable.
Tipos de sistemas de almacenamiento de energía
Existen muchos tipos de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. A continuación, comentamos algunos de los más comunes, destacando las principales ventajas y desventajas de cada uno.
1. Almacenamiento hidroeléctrico por bombeo (PHS)
El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo representa el 94% de toda la energía almacenada a nivel mundial. Con el PHS, el excedente de electricidad generada durante los periodos de baja demanda y fuera de hora punta se utiliza para bombear agua de un embalse inferior a uno cuesta arriba. Cuando la demanda aumenta, el agua fluye hacia una cuenca inferior por gravedad. A medida que el agua fluye, gira turbinas que accionan un rotor generador que convierte la energía hidroeléctrica en energía eléctrica.
Aunque la infraestructura de las centrales hidroeléctricas puede durar décadas, son costosas de construir y están limitadas por la topografía y las condiciones geográficas. Tampoco es del todo eficiente porque pierde bastante energía mientras se bombea el agua. El PHS sigue siendo una buena opción si buscas una fuente de electricidad renovable que no produzca gases de efecto invernadero.
2. Almacenamiento de energía por volante de inercia
Los sistemas de almacenamiento de energía en volante de inercia convierten energía eléctrica en energía cinética o rotacional y la almacenan en esta forma. El sistema de volante inercia es un tipo de rotor que consiste en una masa de ruedas que giran alrededor de un eje a altas velocidades para convertir la electricidad en energía cinética. Cuando surge la necesidad, el volante de inercia envía la energía rotacional a través de las ruedas giratorias, que actúan como un generador para convertirlas de nuevo en energía eléctrica.
La mayoría de los sistemas de volante de inercia tienen rodamientos magnéticos alrededor de los rotores compuestos de alta resistencia para evitar pérdidas de energía. También funcionan en el vacío para disminuir la resistencia y son capaces de producir grandes cantidades de energía girando a velocidades de hasta 60.000 revoluciones por minuto.
Los sistemas de almacenamiento de energía con volante de inercia tienen un diseño modular que requiere un mantenimiento mínimo, pero tienen una capacidad reducida y una duración de descarga corta. Su principal desventaja es que los choques externos y el esfuerzo mecánico pueden provocar fallos.
3. Almacenamiento de energía en baterías
Los sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS) utilizan varios tipos de baterías recargables para almacenar energía eléctrica de fuentes renovables, como la eólica y la solar. BESS, utilizado para operaciones a gran escala, utiliza baterías de iones de litio, hierro litio o hierro o plomo-ácido para almacenar las operaciones hasta que sea necesario. Las baterías de flujo (pila de combustible) son otra opción BESS que puedes usar. Sustituyen electrodos sólidos por electrolitos densos en energía como bromo-hidrógeno e hidrógeno litio, separados por una membrana que facilita los intercambios iónicos mientras circula el líquido.
La energía eléctrica se almacena en corriente continua (CC) producida por módulos fotovoltaicos (PV). Sin embargo, esto debe convertirse de nuevo a corriente alterna (CA) usando un inversor para uso doméstico. Los sistemas de almacenamiento de energía por batería son caros porque necesitas más para comprar el sistema de conversión de energía (PCS), que incluye el inversor. Además, tienen una vida útil más corta y requieren mayores requerimientos de mantenimiento.
4. Almacenamiento de energía por aire comprimido
Los sistemas de almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) almacenan el exceso de energía en forma de aire comprimido producido por otras fuentes de energía como la eólica y la solar. El aire se presuriza a alta presión hasta 100 libras por pulgada y se almacena en cavernas o cámaras subterráneas. El aire se calienta y expande mediante una turbina antes de convertirse en electricidad mediante generadores cuando el suministro de energía se reduce y la demanda es alta.
Los sistemas CAES son adecuados para necesidades de almacenamiento eléctrico a gran escala. También pueden usarse para alimentar herramientas neumáticas en diversas aplicaciones e industrias, incluyendo carpintería, montaje de muebles, construcción y soldadura. Aunque son menos eficientes que los sistemas de almacenamiento de energía por baterías e hidroeléctricas, los sistemas CAES cuentan con una serie de otras vantaxes.
Ventajas y desventajas del almacenamiento de energía por aire comprimido frente a otras fuentes de almacenamiento de energía
La principal ventaja del almacenamiento de energía por aire comprimido es que es más asequible y más fácil de implementar que otras soluciones de almacenamiento de energía. Además, ahorras bastante en instalación e implementación en comparación con soluciones como PHS. Otros beneficios para el almacenamiento de energía en aire comprimido incluyen:
- A diferencia de otras soluciones de almacenamiento de energía, CAES no está limitada por su aplicación. Puede utilizarse tanto para uso energético a pequeña escala como para redes energéticas a gran escala.
- El almacenamiento de energía por aire comprimido es más sostenible y menos perjudicial para el medio ambiente porque no requiere productos químicos ni otros materiales tóxicos para funcionar.
- Además, es sencillo de manejar y requiere un mantenimiento mínimo.
- La capacidad de almacenamiento de energía por aire comprimido es mayor que la de cualquier otro sistema de almacenamiento de energía.
- Los sistemas CAES ofrecen capacidades de “arranque negro” que permiten que las operaciones continúen sin una fuente de alimentación externa en caso de corte de energía.
Aunque parecen perfectos, los sistemas CAES presentan algunas desventajas que limitan su adopción extensiva. Algunas de estas desventajas incluyen:
- La pérdida significativa de energía, especialmente durante la compresión y descompresión del aire, limita la eficiencia del almacenamiento de energía del aire comprimido en comparación con otras fuentes de almacenamiento de energía.
- CAES depende de la energía de otras fuentes para expandir y descomprimir el aire presurizado. Esto es menos que ideal, especialmente cuando se utilizan combustibles fósiles para facilitar la calefacción.
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