El desarrollo de sistemas de almacenamiento energético y de redes eléctricas sostenibles para uso industrial y doméstico es uno de los grandes retos al que nos enfrentamos como sociedad. El objetivo de los primeros es mejorar la eficiencia del sistema eléctrico con un aplanamiento de la curva de demanda y evitar vertidos energéticos indeseados en momentos de bajo consumo.

Los sistemas de almacenaje también tienen un papel relevante en la integración definitiva de las renovables en nuestras construcciones, ya que permiten conservar la energía y liberarla -cuando sea necesario-, en la misma forma energética en que la hemos almacenado o de una forma diferente. De ahí que sea tan importante en el diseño de sistemas fotovoltaicos: durante el día el panel recibe la radiación solar y la convierte en electricidad que, a su vez, es suministrada a la instalación.

Pero, ¿qué hacemos con la energía que sobra y que no necesitamos en el momento de su  producción? ¿Qué ocurrirá cuando no haya energía solar que podamos convertir durante las horas nocturnas? ¿Deberemos buscar otras fuentes alternativas?

Por qué es importante el almacenamiento energético

La respuesta a estas tres preguntas sirve para explicar la importancia del almacenamiento energético, gracias al cual ese excedente de producción puede ser guardado para su consumo posterior. De hecho, cuando hablamos de autoconsumo y de instalaciones domésticas, el principal objetivo de las instalaciones fotovoltaicas es precisamente conseguir almacenar esa energía.

El de la energía fotovoltaica es solo un ejemplo, posiblemente el más básico, para entender la importancia de los sistemas de almacenamiento energético. Pero podemos aplicarla a cualquier otra renovable. Al final lo que necesitamos es poder disponer de la energía que producimos cuando la necesitamos y, puesto que las energías renovables dependen de flujos naturales, muchas veces su producción no se ajusta a nuestras demandas.

Por otra parte, el almacenamiento energético es imprescindible para el desarrollo de SmartGrid. Las SmartGrid son redes inteligentes capaces de integrar de forma predictiva comportamientos y acciones de los usuarios para eliminar pérdidas, aumentar la calidad y la cantidad de la energía disponible y garantizar la seguridad del suministro. No debemos olvidar que las ciudades consumen el 70% de toda la energía que se produce en un continente como Europa, de ahí la necesidad de instaurar tecnologías innovadoras que eviten pérdidas y generen un uso más eficiente como estas redes inteligentes.

Dicho de otra forma, las SmartGrid permiten convertir a las viviendas, comunidades de vecinos y negocios, independientemente de su tamaño, en productores de energía a pequeña escala que aportan energía a la red común y la reciben. Esta bidireccionalidad en la que las tecnologías de almacenamiento energético juegan un papel tan decisivo que parece ser la base de los sistemas eléctricos del futuro.

Tecnologías almacenamiento energético: ejemplos

La energía eléctrica puede ser generada, transportada y transformada con facilidad. De hecho existen medios y tecnología para hacerlo. Sin embargo, el almacenamiento es diferente y ahí es donde nos encontramos con el gran reto.

Aún así, ya existen algunos métodos de almacenamiento energético que, según su capacidad o tamaño, podemos dividir en:

• Sistemas de almacenamiento energético a gran escala (GW). Algunos ejemplos son hidroeléctricas reversibles (sistemas de bombeo), y de almacenamiento térmico.
• Sistemas de almacenamiento energético en redes (MW). En este grupo están baterías, pilas, condensadores, superconductores o volantes de inercia de almacenamiento medio.
• Sistemas de almacenamiento para el usuario final (kW). Los sistemas más bajos, como baterías, superconductores y volantes de inercia.

Según el informe Embracing the Next Energy Revolution: Electricity Storage, publicado por Bain & Company, los primeros, los sistemas de almacenamiento energético a gran escala, podrían ser realmente competitivos a nivel costes/producción en el año 2025. Esto supondría una revolución en la cadena de valor de la electricidad y requeriría un importante esfuerzo por parte de diferentes entidades (empresas, distribuidoras, etc.) para regular el uso de infraestructuras y garantizar una distribución segura.

Algunos sistemas de energía de almacenamiento energético actuales son:

Baterías de litio

Pueden cargarse en poco tiempo y almacenarse durante horas. Son un sistema de almacenamiento apto para pequeña escala, (viviendas privadas, fábricas pequeñas, colegios, etc.), y como fuente de alimentación de reserva para pequeños dispositivos móviles.

Hidrógeno

Hay quien asegura que el hidrógeno es el combustible del futuro. Para producir este hidrógeno es necesario un proceso de “electrólisis” que utiliza agua y electricidad como “materias primas”. El hidrógeno puede almacenarse en contenedores especiales durante largos periodos de tiempo y podría utilizarse para producir electricidad, por ejemplo, para coches híbridos o eléctricos.

Acumulación por bombeo

La acumulación por bombeo -como la que utilizan las centrales hidroeléctricas-, es el sistema de almacenamiento energético que mayor capacidad tiene y, hasta ahora, es un punto de referencia como tecnología probada y fiable, capaz de satisfacer las necesidades de la red y de proporcionar una salida sostenida a la electricidad.

Supercondensadores

Los supercondensadores (EDLC, Electric Double-Layer Capacitor) son dispositivos capaces de almacenar grandes cantidades de energía en forma de cargas electrostáticas y cederla, en el momento necesario, en forma de energía eléctrica. Están formados por pares de placas conductivas separadas por un medio dieléctrico y tienen una capacidad máxima de 5000 F.

Volantes de inercia

Los sistemas de almacenamiento de energía en un volante de inercia se basan en acelerar un rotor (el volante de inercia) a gran velocidad. La energía se almacena en forma de energía de rotación. Si añadimos energía al sistema, gira más rápido; si extraemos energía, la velocidad disminuye. Este sistema de freno regenerativo es usado por los vehículos y trenes que funcionan con electricidad.

En CA&CCA somos conscientes de la necesidad de desarrollar sistemas de almacenamiento de energía, tanto para el desarrollo de proyectos de ingeniería ambiental, como para su aplicación  en edificios y viviendas eficientes.