El almacenamiento eficiente de energías renovables es clave para asegurar la disponibilidad eléctrica y avanzar en la descarbonización de la economía y la movilidad. Soluciones emergentes como el uso de cavernas de sal, aire comprimido (CAES, Compressed Air Energy Storage), baterías de arena y sistemas de gravedad que buscan optimizar el uso de recursos naturales. Así, se despliegan soluciones a nivel global que tratan de aunar ambas cualidades: almacenaje y sostenibilidad con fórmulas pioneras.
De Suiza a China, de Finlandia a Chile, estos son algunos ejemplos.
Almacenar energía por gravedad
La empresa Energy Vault ha ideado un sistema de almacenamiento de energía por gravedad. Por fuera parecen enormes torres o grúas de estructura metálica en las que se vislumbran grandes bloques de materiales compuestos, como el hormigón. La torre, ya operativa tanto en Suiza, como en China, usa un excedente de energía renovable para elevar esos bloques a otra posición. Si una red eléctrica cercana requiere de suministro para hogares o industrias, es la propia edificación, mediante el descenso controlado de los bloques por la fuerza de la gravedad, la que genera energía cinética que se transforma en corriente.
El primero de estos almacenes de energía por gravedad se levantó en 2019 en Arbedo-Castione (Suiza), donde la compañía tiene su centro de investigación y desarrollo. En este caso, de una grúa cuelgan seis brazos que, accionados por motores eléctricos que usan el excedente, toman unos bloques y los apilan a su alrededor. Cuando la red necesita electricidad, esos mismos brazos hacen descender los bloques al suelo, y la energía cinética produce la electricidad para el sistema. Es un concepto similar al de la ya conocida energía producida en las centrales hidráulicas de bombeo, que utilizan el excedente de electricidad para bombear el agua a depósitos superiores y que se libera para producir energía de nuevo cuando se necesita.
Las torres pueden ser modulares, de forma que se amplíen hasta almacenar varios gigavatios por hora, y están diseñadas para construirse con materiales reciclados. Además, se erigen junto a instalaciones de energías renovables, como paneles solares, para retroalimentarse o bien, constituyen sistemas autónomos que se encargan de nutrir la red cuando es necesario.
Cavernas de sal
Otra destacada iniciativa para mejorar el almacenamiento de energía se basa en referencias del pasado.
Un estudio de investigadores alemanes ha puesto el foco en las cavernas de sal, formaciones subterráneas creadas mediante la disolución de depósitos de agua salada que dan como resultado paredes resistentes que crean un gran espacio de almacenamiento a una temperatura constante. La baja permeabilidad hace que haya menos posibilidades de que entre en contacto con impurezas del exterior. También es posible irlo utilizando a medida que se necesite, manteniendo el resto en el subsuelo en condiciones de seguridad. Los expertos concluyen que son espacios idóneos para almacenar combustibles por su seguridad operativa, bajo coste o capacidad de sellado, entre otros aspectos.
Estas cuevas centenarias son una opción ya en desarrollo en Estados Unidos. El Gobierno ha financiado proyectos como la instalación Advanced Clean Energy Storage (ACES) en Utah, donde ya se almacena hidrógeno renovable y otras fuentes de energía. Cuenta con dos cavernas de sal para almacenar el excedente de energía renovable, convirtiéndolo en hidrógeno mediante electrólisis para destinarlo a una planta de producción de electricidad, que espera aumentar el porcentaje de este combustible renovable gradualmente hasta alcanzar el cien por cien en 2045.
Energía en aire comprimido
Por su parte, China trabaja en el almacenamiento de energía mediante aire comprimido (CAES, por sus siglas en inglés). En concreto, esta energía se usa para comprimir aire y almacenarlo bajo tierra y, cuando la red necesita electricidad, este aire se expande por una turbina para generarla. La ciudad de Changzhou, en el este del país, alberga uno de estos almacenes y también forma parte de un proyecto que combina el CAES en cavernas de sal con instalaciones fotovoltaicas en tejados y estaciones de recarga, entre otros elementos.
Arena para baterías
Entre todos estos materiales y espacios para almacenar energía renovable, se encuentra uno abundante y presente en la naturaleza: la arena.
Las baterías de arena consisten en recipientes o silos con resistencias por los que circula la electricidad a alta temperatura. A su alrededor, la arena retiene el calor, que se puede mantener durante meses debido a su alta capacidad térmica, para transferirla cuando se necesite y utilizarse para calefacción u otros procesos industriales.
Estas ‘pilas’, para las que también se puede usar esteatita triturada (una roca que destaca por sus propiedades térmicas), son de bajo coste e impacto ambiental, ya que los materiales son abundantes. Las baterías resultantes tienen una vida útil de más de 30 años, son limpias y requieren escaso mantenimiento.
La evolución hacia silos de acero
Un ejemplo de este tipo de baterías se encuentra en Finlandia, pero con una variante, ya que la empresa Polar Night Energy ha desarrollado un silo de acero: "recipiente" gigante donde se guarda el material que almacena el calor y que funciona de forma similar a las baterías de arena.
A través de un circuito cerrado, la energía se almacena en forma de calor, , y el interior puede alcanzar los 600 °C. Cuando es necesario, el sistema libera agua, vapor y aire con temperaturas de salida de hasta 400 °C y con una eficiencia entre el 85 y el 90% de aprovechamiento de la energía generada.
Operan con dos modelos modulares para ajustarse a la demanda: 2 MW para instalaciones industriales más pequeñas (calefacción de espacios o redes de calefacción urbana) y 10 MW para procesos industriales. El pasado año, la empresa puso en funcionamiento uno de estos silos para alimentar el sistema de calefacción urbana de la localidad finlandesa de Pornainen.
En definitiva, el futuro de la descarbonización no solo depende de generar energía limpia, sino también de la capacidad y el ingenio para almacenarla. Al emplear elementos naturales como la sal, la arena o la gravedad en posibles reservas estratégicas, la ciencia lograría cerrar el círculo de la sostenibilidad para un suministro energético fluido, eficiente y en sintonía con el planeta.
