Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) almacenan el exceso de energía eléctrica durante los periodos de alta oferta y baja demanda para optimizar el uso de la energía durante las sesiones de máxima 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 energía solar y eólica. Presume de numerosas ventajas medioambientales y económicas, como el aumento de la producción de energía renovable y la disminución de las emisiones de carbono.
También le ahorra dinero porque reduce el uso de unidades de generación de energía ineficientes que sólo funcionan en horas punta y evita las costosas interrupciones de la actividad empresarial causadas por los cortes de electricidad. La mayoría de los métodos de almacenamiento de energía pueden almacenar energía en cualquier punto de la red para que las instalaciones comerciales e industriales sean más resistentes. También se pueden personalizar para satisfacer sus necesidades específicas. A continuación, explicamos los distintos tipos de métodos de almacenamiento de energía y por qué es preferible el almacenamiento de energía mediante aire comprimido.
¿Cómo se almacena la energía?
El almacenamiento de energía se produce cuando la oferta de electricidad es mayor que la demanda. El exceso de electricidad se transforma en otra forma, como energía cinética, química o térmica, que suele ser más fácil y cómoda de almacenar. Se almacena y se utiliza más tarde, cuando la demanda es mayor que la oferta o cuando es más cara, 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, analizamos algunos de los más comunes y destacamos las principales ventajas e inconvenientes de cada uno.
1. Almacenamiento hidroeléctrico por bombeo (PHS)
El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo representa el 94% de toda la energía almacenada en el mundo. Con el PHS, el excedente de electricidad generado durante los periodos de bajo coste y de menor demanda eléctrica se utiliza para bombear agua de un embalse inferior a otro situado más arriba. Cuando aumenta la demanda, el agua baja por gravedad a un embalse inferior. A medida que el agua fluye, hace girar unas turbinas que accionan un rotor generador que convierte la energía hidroeléctrica en energía eléctrica.
Aunque la infraestructura de las centrales hidroeléctricas puede durar décadas, su construcción es cara y está limitada por la topografía y las condiciones geográficas. Además, no son del todo eficientes porque pierden bastante energía al bombear el agua. La PHS sigue siendo una buena opción si buscas una fuente de electricidad renovable que no produzca gases de efecto invernadero.
2. Almacenamiento de energía mediante volante de inercia
Los sistemas de almacenamiento de energía mediante volantes de inercia convierten la energía eléctrica en energía cinética o rotacional y la almacenan de esta forma. El sistema de volante de inercia es un tipo de rotor que consiste en una masa de ruedas que giran alrededor de un eje a gran velocidad para convertir la electricidad en energía cinética. Cuando surge la necesidad, el volante de inercia vuelve a enviar la energía rotacional a través de las ruedas giratorias, que actúan como un generador para convertirla de nuevo en energía eléctrica.
La mayoría de los sistemas de volante de inercia tienen cojinetes magnéticos alrededor de los rotores compuestos de alta resistencia para evitar la pérdida de energía. También funcionan en 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 pequeña y una duración de descarga corta. Su principal desventaja es que los golpes externos y las tensiones mecánicas pueden provocar fallos.
3. Almacenamiento de energía en baterías
Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) utilizan varios tipos de baterías recargables para almacenar energía eléctrica procedente de fuentes renovables, como la eólica y la solar. Los BESS, que se utilizan para operaciones a gran escala, emplean baterías de iones de litio, litio-hierro o plomo-ácido para almacenar las operaciones hasta que se necesiten. Las baterías de flujo (pilas de combustible) son otra opción de BESS que puedes utilizar. Sustituyen los electrodos sólidos por electrolitos densos en energía, como el bromo-hidrógeno y el hidrógeno-litio, separados por una membrana que facilita los intercambios de iones a medida que circula el líquido.
La energía eléctrica se almacena en forma de corriente continua (CC) producida por módulos fotovoltaicos (FV). Sin embargo, hay que volver a convertirla en corriente alterna (CA) mediante un inversor para usos domésticos. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías son caros porque se necesita más para adquirir el sistema de conversión de potencia (SCP), que incluye el inversor. Además, tienen una vida útil más corta y requieren un mayor mantenimiento.
4. Almacenamiento de energía en aire comprimido
Los sistemas de almacenamiento de energía en 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 hasta 100 libras por pulgada y se almacena en cavernas o cámaras subterráneas. El aire se calienta y se expande mediante una turbina antes de convertirse en electricidad a través de generadores cuando el suministro de energía es reducido y la demanda es alta.
Los sistemas CAES son adecuados para las necesidades de almacenamiento de electricidad a gran escala. También pueden utilizarse para alimentar herramientas neumáticas para diversas aplicaciones e industrias, como la carpintería, el montaje de muebles, la construcción y la soldadura. Aunque son menos eficientes que las baterías y los sistemas de almacenamiento de energía hidroeléctrica, los sistemas CAES presentan otras muchas ventajas.
Ventajas y desventajas del almacenamiento de energía en aire comprimido frente a otras fuentes de almacenamiento de energía
La principal ventaja del almacenamiento de energía en aire comprimido es que es más asequible y fácil de implantar que otras soluciones de almacenamiento de energía, además de que se ahorra bastante en instalación y puesta en marcha en comparación con soluciones como PHS. Otras ventajas del almacenamiento de energía en aire comprimido son:
- A diferencia de otras soluciones de almacenamiento de energía, la CAES no está limitada por su aplicación. Puede utilizarse tanto para usos energéticos a pequeña escala como para redes energéticas a gran escala.
- El almacenamiento de energía en aire comprimido es más sostenible y menos perjudicial para el medio ambiente porque no requiere productos químicos ni otros materiales tóxicos para funcionar.
- También es fácil de manejar y requiere un mantenimiento mínimo.
- La capacidad de almacenamiento de energía del aire comprimido es superior a la de cualquier otro sistema de almacenamiento de energía.
- Los sistemas CAES ofrecen capacidades de "arranque en negro" que permiten continuar las operaciones sin una fuente de alimentación externa en caso de corte del suministro eléctrico.
Aunque parecen perfectos, los sistemas CAES presentan algunos inconvenientes que limitan su adopción generalizada. Algunas de estas desventajas son:
- Las importantes pérdidas de energía, especialmente durante la compresión y descompresión del aire, limitan la eficiencia del almacenamiento de energía del aire comprimido en comparación con otras fuentes de almacenamiento de energía.
- La CAES depende de la energía de otras fuentes para expandir y descomprimir el aire presurizado. Esto no es lo ideal, sobre todo cuando se utilizan combustibles fósiles para facilitar el calentamiento.
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