Almacenar energía eléctrica

En el caso de las fuentes del tipo Energías Renovables No Convencionales (ERNC), con frecuencia la capacidad de generación disponible en un momento dado no coincide en el tiempo con el consumo requerido, por ello es conveniente tener sistemas de almacenamiento de energía.

Sistemas para almacenar energía: agua bombeada y aire comprimido

Existen varios sistemas para almacenar electricidad, ya sea en forma directa o indirecta. Algunos de ellos están bien desarrollados y se usan en varios lugares; otros están en etapa piloto o experimental.

Por razones económicas, cuando sobra energía eléctrica, se puede almacenar en forma de energía potencial bombeando agua para acumularla en un embalse o tranque. Cuando falta, el agua del embalse se descarga a través de una turbina hidráulica que genera electricidad. La eficiencia del sistema, considerando las pérdidas tanto en el bombeo como en la generación, es alta, del orden de 70 a 75%. Este es el mejor medio para potencias mayores a 100 MW y el que más se ha usado. En 2009 había en Europa 67 plantas operando con una capacidad total de 29,4 GW. El problema principal de este sistema es que no siempre se puede tener un embalse, especialmente en terrenos muy planos, ya que la inversión suele ser alta.

Para almacenar energía en agua bombeada se procede de la siguiente manera: se traspasa agua desde un embalse bajo a otro a mayor altitud. En los períodos en que hay mucho consumo de energía, se descarga agua del embalse superior generando electricidad. Generalmente se usa una turbina reversible que también funciona como bomba. En Okinawa, Japón, existe una planta de bombeo y acumulación de agua en la que el embalse inferior se ha remplazado por el mar. Este es un caso fácil de replicar en Chile.

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También se puede almacenar energía en forma de aire comprimido. Como para esto se requieren estanques enormes, en la práctica se usan cavernas herméticas a gran profundidad. Este sistema tiene características similares a la acumulación de agua bombeada, pero hay menos instalaciones en operación: sólo dos, una en Alemania (290 MW) y otra en Estados Unidos (110 MW).

El almacenamiento de energía en aire comprimido se realiza de la siguiente manera: mediante un motor eléctrico se puede comprimir aire, el que se guarda en profundas cavernas naturales, o que han resultado de la extracción de sal. Para producir energía eléctrica se extrae el aire guardado y se expande en una turbina de alta y otra de baja presión. El aire que pasa de la turbina de alta a la de baja se calienta quemando un combustible. El calor residual del aire que sale de la turbina de baja se usa en un recuperador para calentar el aire que entra a la turbina de alta. Al calentar el aire se genera mayor potencia.

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Almacenar energía mediante baterías y producción de hidrógeno

Las baterías son el dispositivo más antiguo para almacenar energía en pequeña cantidad. El desarrollo de baterías avanzadas en la última década ha sido notable, lo que ha permitido potenciar numerosos proyectos con ERNC. Las más corrientes hasta hoy son las de plomo-ácido, que se usan en los automóviles, pero también están las de níquel-cadmio (NiCd) y las de litio-ion (Li-ion).

Otra forma de almacenar energía en forma indirecta es produciendo hidrógeno mediante electrólisis del agua y guardarlo, para luego generar electricidad mediante celdas de combustible. Este sistema puede ser muy importante en el futuro, ya que además de permitir almacenar energía para inyectarla a la red, permitiría usar el hidrógeno para el transporte en todo tipo de vehículo.