El efecto que los combustibles fósiles están teniendo en la emergencia climática está impulsando un impulso internacional para utilizar fuentes de energía bajas en carbono. En este momento, las mejores opciones para producir energía baja en carbono a gran escala son la energía eólica y solar. Pero a pesar de las mejoras en los últimos años tanto en su rendimiento como en su costo, persiste un problema importante:el viento no siempre sopla, y el sol no siempre brilla. Una red eléctrica que depende de estas fuentes fluctuantes lucha por igualar constantemente la oferta y la demanda, por lo que la energía renovable a veces se desperdicia porque no se produce cuando se necesita.

Una de las principales soluciones a este problema son las tecnologías de almacenamiento de electricidad a gran escala. Estos funcionan acumulando electricidad cuando la oferta supera la demanda, luego soltarlo cuando ocurra lo contrario. Sin embargo, Un problema con este método es que implica enormes cantidades de electricidad.

Las tecnologías de almacenamiento existentes, como las baterías, no serían buenas para este tipo de proceso, debido a su alto costo por unidad de energía. En la actualidad, más del 99% del almacenamiento de electricidad a gran escala se gestiona mediante represas hidroeléctricas de bombeo, que mueven agua entre dos depósitos a través de una bomba o turbina para almacenar o producir energía. Sin embargo, Existen límites en cuanto a la cantidad de energía hidroeléctrica de bombeo que se puede construir debido a sus requisitos geográficos.

Una opción de almacenamiento prometedora es el almacenamiento de electricidad térmica por bombeo. Esta tecnología relativamente nueva existe desde hace unos diez años, y actualmente se está probando en plantas piloto.

El almacenamiento de electricidad térmica por bombeo funciona convirtiendo la electricidad en calor mediante una bomba de calor a gran escala. Este calor luego se almacena en un material caliente, como agua o grava, dentro de un tanque aislado. Cuando sea necesario, luego, el calor se convierte de nuevo en electricidad mediante un motor térmico. Estas conversiones de energía se realizan con ciclos termodinámicos, los mismos principios físicos que se utilizan para hacer funcionar los refrigeradores, motores de automóviles o centrales térmicas.

Tecnología conocida

El almacenamiento de electricidad térmica por bombeo tiene muchas ventajas. Los procesos de conversión se basan principalmente en tecnología y componentes convencionales (como intercambiadores de calor, compresores, turbinas, y generadores eléctricos) que ya se utilizan ampliamente en las industrias de energía y procesamiento. Esto acortará el tiempo necesario para diseñar y construir el almacenamiento de electricidad térmica bombeada, incluso a gran escala.

Los tanques de almacenamiento se pueden llenar con materiales abundantes y económicos como grava, sales fundidas o agua. Y, a diferencia de las baterías, estos materiales no representan una amenaza para el medio ambiente. Los grandes tanques de sal fundida se han utilizado con éxito durante muchos años en plantas de energía solar concentrada, que es una tecnología de energía renovable que ha experimentado un rápido crecimiento durante la última década. La energía solar concentrada y el almacenamiento de electricidad térmica bombeada comparten muchas similitudes, pero mientras que las plantas de energía solar concentrada producen energía almacenando la luz solar como calor (y luego convirtiéndola en electricidad), Las plantas de almacenamiento de electricidad térmica bombeada almacenan electricidad que puede provenir de cualquier fuente:solar, energía eólica o incluso nuclear, entre otros.

Fácil de implementar y compacto

Las plantas de almacenamiento de electricidad térmica por bombeo se pueden instalar en cualquier lugar, independientemente de la geografía. También se pueden ampliar fácilmente para satisfacer las necesidades de almacenamiento de la red. Otras formas de almacenamiento de energía a granel están limitadas por el lugar donde se pueden instalar. Por ejemplo, El almacenamiento de agua por bombeo requiere montañas y valles donde se puedan construir importantes depósitos de agua. El almacenamiento de energía de aire comprimido se basa en grandes cavernas subterráneas.

El almacenamiento de electricidad térmica bombeada tiene una densidad energética más alta que las represas hidroeléctricas bombeadas (puede almacenar más energía en un volumen determinado). Por ejemplo, se puede recuperar diez veces más electricidad con 1 kg de agua almacenada a 100 ° C, en comparación con 1 kg de agua almacenada a una altura de 500 metros en una central hidroeléctrica de bombeo. Esto significa que se requiere menos espacio para una determinada cantidad de energía almacenada, por lo que la huella ambiental de la planta es menor.

Larga vida

Los componentes del almacenamiento de electricidad térmica bombeada suelen durar décadas. Baterías por otra parte, se degradan con el tiempo y es necesario reemplazarlas cada pocos años; la mayoría de las baterías de los automóviles eléctricos generalmente solo tienen una garantía de cinco a ocho años.

Sin embargo, Aunque hay muchas cosas que hacen que el almacenamiento de electricidad térmica por bombeo sea adecuado para el almacenamiento a gran escala de energía renovable, tiene sus desventajas. Posiblemente, la mayor desventaja es su eficiencia relativamente modesta, es decir, cuánta electricidad se devuelve durante la descarga, en comparación con la cantidad que se puso durante el cargo. La mayoría de los sistemas de almacenamiento de electricidad térmica por bombeo apuntan a una eficiencia del 50-70%, en comparación con el 80-90% para las baterías de iones de litio o el 70-85% para el almacenamiento hidráulico por bombeo.

Pero lo que posiblemente más importa es el costo:cuanto más bajo es, la sociedad puede avanzar más rápido hacia un futuro con bajas emisiones de carbono. Se espera que el almacenamiento de electricidad térmica bombeada sea competitivo con otras tecnologías de almacenamiento, aunque esto no se sabrá con certeza hasta que la tecnología madure y se comercialice por completo. Tal y como está, varias organizaciones ya tienen funcionando, prototipos del mundo real. Cuanto antes probemos y comencemos a implementar el almacenamiento de electricidad térmica bombeada, cuanto antes podamos utilizarlo para ayudar en la transición a un sistema energético con bajas emisiones de carbono.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.