Nuevo sistema para el almacenamiento de energía eléctrica

La incorporación de energías renovables, principalmente solar y eólica, al mix energético hace necesaria la adaptación de la red eléctrica a las particularidades de las mismas. Estas fuentes de energía se caracterizan por su poca “gestionabilidad”: si deja de soplar el viento o aparece una nube, estas plantas eléctricas dejan de producir, pero la demanda no tiene por qué alterarse. Para mitigar este problema, en redes eléctricas como la española, se realiza una hibridación en red. Es decir, para evitar problemas de abastecimiento ante una eventual reducción de potencia de las renovables, se mantienen ciclos combinados en stand-by, siendo estos lo suficientemente rápidos como para hacer frente a alteraciones climatológicas sin que sean percibidas por el usuario final.

Ante esta problemática, se llevan a cabo investigaciones sobre formas de almacenamiento de energía eléctrica para poner en valor el exceso de viento o sol que se da en ocasiones y poder utilizarlo cuando sea necesario. El método más conocido son las baterías eléctricas, si bien esta solución resulta extremadamente costosa a gran escala. Pero existen alternativas más baratas y sencillas, como por ejemplo realizar el almacenamiento en forma de energía térmica en lugar de hacerlo en términos de energía eléctrica. Este concepto ya se realiza en las centrales termosolares de concentración, en las que el excedente de energía captado en las horas centrales del día se usa para producir energía eléctrica cuando esta es demandada.

En base a esta analogía, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España y de la Universidad Técnica del Norte, de Ecuador, han estudiado las posibilidades de los sistemas de almacenamiento de energía térmica por bombeo, también llamado PTES por sus siglas en inglés (Pumped Thermal Energy Storage). Un sistema de este tipo absorbe excedentes de electricidad de la red y la transforma en energía térmica mediante una bomba de calor. La energía térmica se almacena y posteriormente se utiliza para alimentar un motor térmico, produciendo electricidad. El sistema estudiado utiliza un ciclo reversible basado en CO2 supercrítico para funcionar como bomba de calor y motor térmico.

Satisfacer en todo momento la demanda de suministro eléctrico es más complicado con energías como la solar o la eólica. (Foto: Amazings / NCYT)

Entre los principales resultados de este trabajo destaca el desarrollo conceptual de la idea, en la que se estiman rendimiento y coste de almacenamiento de la energía o LCOS (Levelized Cost of Storage). El análisis realizado aporta LCOS de 0,12 €/kWh y 80% de rendimiento. Al comparar el coste con otras tecnologías, este valor sitúa al PTES analizado como una de las tecnologías más rentables, ya que posee los mejores valores para PHS (hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo) y PHES (almacenamiento eléctrico de calor por bombeo).

Tal como señala Javier Muñoz Antón, investigador de la UPM que ha formado parte del equipo de trabajo, “el sistema propuesto tiene factores diferenciales frente a sus competidores, como la ausencia de condicionantes geográficos, el bajo desgaste por ciclo de trabajo, un menor coste de inversión, el tamaño de sus componentes no conlleva problemas logísticos en su transporte y permite un fácil escalado de potencia. Todo esto, unido a componentes relativamente convencionales, ayuda a potenciar la independencia energética de otras regiones”.

El estudio se titula “Electrical energy storage using a supercritical CO2 heat pump”. Y se ha publicado en la revista académica Energy Reports. (Fuente: UPM)