Cómo el almacenamiento de energía ayuda a la energía eólica y solar a competir con los combustibles fósiles

Los paneles solares y las turbinas eólicas alguna vez fueron muy caros, pero la innovación tecnológica ha reducido su costo hasta el punto en que pueden competir con los combustibles fósiles. Sin embargo, estas fuentes renovables todavía tienen un obstáculo clave que superar: ser capaces de entregar electricidad en cualquier momento, mientras utilizan insumos de energía que son variables: la luz solar y el viento.

Los combustibles fósiles todavía se usan ampliamente porque pueden producir electricidad según la demanda. Por otro lado, los paneles solares y las turbinas eólicas tienen una salida variable que puede predecirse hasta cierto punto, pero no controlarse. Sin embargo, cuando se agrega el almacenamiento de energía, la instalación puede entregar electricidad incluso cuando no hay generación.

energía solar

La hidroelectricidad se destaca entre las fuentes renovables por su operación flexible, produciendo energía en cualquier momento con almacenamiento en el embalse. Sin embargo, la hidroelectricidad es exigente en cuanto a las condiciones del sitio. Las instalaciones hidroeléctricas también tienen un impacto ambiental significativo, ya que inundan un ecosistema existente e interrumpen un río, incluso si el agua misma no está contaminada.

En particular, las baterías de iones de litio se caracterizan por su rápida respuesta cuando se necesita su potencia de salida, y las baterías a gran escala pueden mejorar la estabilidad de una red eléctrica. Por ejemplo, si una gran planta de energía se desconecta de la red debido a una falla eléctrica, las baterías pueden suministrar electricidad en fracciones de segundo.

Tecnologías de almacenamiento de energía para aplicaciones a gran escala

El concepto de almacenamiento de energía a menudo se asocia con las baterías, pero existen otras tecnologías con aplicaciones prometedoras. Cualquiera de estas tecnologías se puede combinar con un panel solar o un parque eólico para suministrar energía almacenada incluso cuando no hay luz solar ni viento.

Hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo (PSH) se basa en el mismo concepto que las centrales hidroeléctricas convencionales. La principal diferencia es que se puede bombear agua al depósito para producir electricidad en cualquier momento. Por lo general, las turbinas utilizadas en una instalación de PSH pueden funcionar a la inversa para actuar como bombas, por lo que no es necesario utilizar dos tipos diferentes de equipos.

Almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) utiliza un espacio sellado con un gran volumen, como una caverna o una mina agotada, para almacenar aire comprimido. Cuando se necesita electricidad, el aire comprimido se puede liberar para impulsar una turbina y un generador. Esta tecnología aún es experimental, pero se ha implementado con éxito en algunos proyectos.

Almacenamiento de energía térmica también es un concepto prometedor, y el sistema puede basarse en almacenamiento de calor o almacenamiento de hielo. El excedente de electricidad de los parques solares o eólicos se puede utilizar para calentar agua o hacer hielo, que luego se acumula en contenedores aislados. Luego, el sistema se puede usar para calefacción o aire acondicionado de espacios, según su diseño. Por ejemplo, Chicago tiene un sistema de enfriamiento de distrito con almacenamiento de hielo, lo que reduce la demanda de la red local en 30 MW.

Baterías de iones de litio se han desplegado con éxito en proyectos como Hornsdale Power Reserve en Australia del Sur, que tiene una capacidad de 100 MW y 129 MWh, complementando la producción de un parque eólico de 315 MW. El parque eólico Laurel Mountain en West Virginia es un ejemplo similar, con 96 MW de capacidad de turbinas eólicas y un sistema de baterías de 32 MW/8 MWh.

Si bien las baterías de iones de litio han recibido una atención significativa de los medios, existen otras tecnologías de baterías emergentes que también son prometedoras. Dos ejemplos son las baterías de flujo de vanadio y las baterías de sodio de alta temperatura.

La flexibilidad de escala de los sistemas de almacenamiento de energía

Los sistemas de almacenamiento de energía como PSH y CAES son viables en aplicaciones a gran escala, pero no se pueden reducir a un costo competitivo. Sin embargo, el almacenamiento térmico y las baterías tienen la flexibilidad de escala para ser utilizados en proyectos de tamaño pequeño y mediano. En particular, las baterías de iones de litio pueden lograr una gran sinergia con los paneles solares. Ambas tecnologías tienen un diseño modular y sus capacidades se pueden combinar de acuerdo con las necesidades de cada proyecto. Un gran número de baterías en hogares y empresas se pueden interconectar y administrar junto con una plataforma inteligente, lo que les permite imitar el comportamiento de una central eléctrica convencional; este concepto se denomina central eléctrica virtual.

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