El almacenamiento eficiente de energía es un pilar importante de la transición energética, flexibiliza la generación de energía renovable y permite su integración en el sistema.
La energía eléctrica puede generarse, transportarse y convertirse fácilmente. Sin embargo, actualmente no es posible almacenarla de forma práctica, fácil y barata. Esto significa que la electricidad debe generarse siempre bajo demanda, lo que requiere sistemas de almacenamiento de energía de apoyo para integrar las fuentes de energía renovables con su naturaleza menos gestionable, evitar que la energía limpia se desperdicie durante las horas valle y hacer que el sistema eléctrico sea más eficiente y seguro.
En un mundo en transición de las fuentes de energía fósiles a las renovables, como la eólica y la solar, el almacenamiento avanzado de electricidad es esencial para apoyar estas tecnologías, estabilizar el sistema de red y aprovechar al máximo todos los megavatios verdes generados.
Tabla de contenidos
Principales sistemas de almacenamiento de energía
La energía eléctrica no puede almacenarse tal cual y debe convertirse en otras formas de energía, como la mecánica o la química. Los sistemas de almacenamiento de energía pueden crear valor añadido en todas las fases de la cadena de suministro. En función de su capacidad, los sistemas de almacenamiento de energía pueden dividirse en almacenamiento a gran escala utilizado en emplazamientos a escala de GW, almacenamiento de activos de red y generación a escala de MW y, por último, almacenamiento para el usuario final a escala de kW utilizado a nivel doméstico.
Esta sección presenta los métodos existentes para el almacenamiento de energía y las principales tecnologías para convertir y almacenar energía de forma eficiente.
- Almacenamiento de energía gravitatoria
Este sistema se basa en el principio de convertir el movimiento, que es energía cinética, en electricidad. Para ello se utilizan una serie de grúas y bloques de hormigón. Cuando la generación de electricidad es alta y hay un excedente de electricidad, se levantan enormes bloques de hormigón y se convierten en torres. Por otro lado, cuando la demanda es mayor y no hay suficiente viento o luz solar, el mismo sistema baja los bloques y utiliza la fuerza de la gravedad para generar electricidad y accionar el alternador. La principal ventaja es que los bloques pueden fabricarse a partir de escombros y residuos. Suelen consistir en grandes baterías, más baratas y muy eficientes que las eléctricas, y pueden colocarse en torres o edificios industriales. Ya se han desarrollado varias centrales de este tipo.
- Energía hidroeléctrica de bombeo.
Es el sistema de almacenamiento de energía a gran escala más eficiente que existe. Es una tecnología rentable y probada que aporta estabilidad al sistema eléctrico y puede producir grandes cantidades de energía limpia con un tiempo de respuesta rápido.
- Aire comprimido.
Accionada por un motor reversible, esta central almacena aire ambiente a alta presión en cámaras subterráneas cuando hay un excedente de energía. Este sistema de almacenamiento mecánico tiene una capacidad comparable al bombeo hidroeléctrico.
- Sistema de almacenamiento térmico
Se trata del almacenamiento de energía en materiales que pueden controlar la retención y liberación de energía desde el enfriamiento mediante almacenamiento térmico en hielo hasta la exposición a temperaturas muy elevadas.
Las centrales termosolares utilizan el calor del sol para generar electricidad. Pero lo que hace especial a esta central es que esta energía puede almacenarse en grandes depósitos de sal y liberarse por la noche.
Esta tecnología es la de mayor capacidad instalada del mundo. Actualmente sólo es superada por las centrales hidroeléctricas convencionales. En términos de electricidad, este almacenamiento térmico equivale a más de 10 veces la capacidad instalada de baterías de iones de litio en el mundo. España es líder mundial en almacenamiento termosolar, con más de 50 centrales actualmente en funcionamiento.
- Almacenamiento térmico masivo
El almacenamiento térmico consiste en almacenar energía aplicando calor a un objeto para aumentar su energía interna. Dependiendo de la tecnología utilizada, los sistemas de almacenamiento de energía térmica pueden almacenar el exceso de energía durante horas, días o meses. En general, estos sistemas pueden dividirse en tres tipos: calor sensible, calor latente y calor termoquímico.
De ellos, los sistemas de calor sensible se consideran los más prácticos y aplicables a los edificios residenciales, ya que simplemente utilizan agua, arena, ladrillos o roca para almacenar y liberar energía térmica.
- Supercondensador (SUPERCAPACITOR)
Se refiere a un dispositivo que puede almacenar grandes cantidades de energía eléctrica en forma de electricidad estática porque no sufre reacciones químicas. Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse en segundos, lo que los hace idóneos para los picos de demanda de electricidad y los cortes breves de suministro.
- Ruedas volantes.
Sistema mecánico de almacenamiento de energía en el que un disco metálico comienza a girar cuando se le aplica un par de torsión, ahorrando energía eléctrica, que es energía cinética, y se utiliza un par de torsión resistivo para frenar el volante de inercia.
- Baterías.
Dispositivo que almacena energía en un compuesto químico capaz de producir una carga eléctrica. Existen muchos tipos diferentes, como las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio y las baterías de níquel-cadmio. Las principales ventajas de las baterías son su rápido tiempo de respuesta (milisegundos), su facilidad de instalación y ampliación y, por último, los múltiples beneficios que pueden aportar a los respectivos activos de energías renovables.
- Pilas de combustible de hidrógeno.
Se trata de un tipo de almacenamiento químico continuo. Se diferencia de las pilas en que el hidrógeno se suministra continuamente desde una fuente externa y, por tanto, siempre está disponible. El hidrógeno es el combustible más común, pero existen otros tipos de pilas de combustible.
Baterías de iones de litio: el futuro del almacenamiento
En los últimos años, las baterías de iones de litio han atraído la atención en el campo de las energías renovables como solución al gran reto de almacenar la energía generada. El litio, uno de los elementos más pequeños de la tabla periódica, tiene un alto potencial electroquímico y puede almacenar grandes cantidades de energía. Ligeras y muy eficientes, las baterías de litio no se han convertido hasta ahora en una importante tecnología de almacenamiento para las energías renovables debido a su elevado coste.
Sin embargo, esta situación parece estar cambiando: Según un reciente estudio de BloombergNEF (BNEF), se espera que el coste de las baterías de iones de litio descienda significativamente en los próximos años, superando el descenso del 85% que se produjo entre 2010 y 2018. En concreto, BNEF predice que el coste por kW/h de las baterías de iones de litio se reducirá a la mitad de aquí a 2030, a medida que aumente la demanda en dos mercados diferentes: las baterías de almacenamiento estacionario y los vehículos eléctricos.
Esto daría lugar a un aumento exponencial de la capacidad mundial de almacenamiento de energía, que pasaría de 9 GW/17 GWh en 2018 a 1.095 GW/2.850 GWh en 2040. Este espectacular aumento requeriría inversiones de aproximadamente 662.000 millones de dólares.
BNEF estima que la demanda total de baterías en los sectores del almacenamiento estacionario y el transporte eléctrico será de 4.584 GWh en 2040, lo que representa una importante oportunidad no sólo para apoyar la transición energética, sino también para los fabricantes de baterías y las empresas que extraen componentes de baterías como el litio, el cobalto y el níquel.
La estrategia española de almacenamiento de energía
En respuesta al Plan Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2021-2030, el MITECO ha aprobado una Estrategia de Almacenamiento Energético que prevé disponer de 20 GW de capacidad de almacenamiento en 2030 y de 30 GW en 2050.
Esto apoyará el crecimiento de las energías renovables y su entrada en el mercado eléctrico, un objetivo importante de la transición energética.
La introducción de sistemas de almacenamiento de energía garantizará la seguridad, sostenibilidad y viabilidad económica del sector. Por este motivo, I+D+i realiza continuamente trabajos de investigación y desarrollo. También promueve la creación de nuevos modelos de negocio y oportunidades para los consumidores y productores de energía.
