¿Qué soluciones innovadoras y sólidas existen para el almacenamiento de la electricidad?

El almacenamiento de electricidad permite controlar los flujos de energía renovable y equilibrar la red eléctrica. Existen diferentes tecnologías de almacenamiento, con sus ventajas y sus limitaciones. A continuación se ofrece una panorámica general de un sector en pleno desarrollo y con una innovación floreciente.

En un contexto de tensiones internacionales y de perturbaciones del mercado mundial de la energía, la Comisión Europea presentó en mayo del 2022 el plan REPowerEU, que se proponía tres objetivos: ahorrar energía, producir energía limpia y diversificar las fuentes de aprovisionamiento de energía. Este plan “se basa en medidas financieras y jurídicas que tienen como objetivo construir las nuevas infraestructuras y los sistemas energéticos que Europa necesita”, destacan desde Bruselas.

REPowerEU se enmarca en una trayectoria más amplia de transición energética a escala europea, e incluso mundial. Completa el programa “Fit for 55” (una serie de medidas encaminadas a reducir como mínimo un 55% las emisiones de gases de efecto invernadero en Europa en el 2030).

“La cuestión del almacenamiento es una condición previa para la transición energética”, subraya Markus Popp, director de la marca Omexom en VINCI Energies, especialista en grandes redes eléctricas.

El almacenamiento es un reto fundamental, no solo por la electrificación de la movilidad y de los procesos industriales, sino también por la evolución del mix energético con la integración de nuevas fuentes de electricidad, como la energía solar o la eólica. “Pero estas energías renovables son, por definición, intermitentes, ya que están sometidas a las variaciones del viento y de la insolación”, añade Markus Popp.

Mientras las energías renovables sigan siendo limitadas en el mix energético, las técnicas de optimización de las redes eléctricas van a permitir hacer frente a esa intermitencia, pero los objetivos internacionales de reducción de la proporción de electricidad basada en carbono cambian la situación. Hay que contar, además, con la evolución de los hábitos: la producción eléctrica tiende a descentralizarse, y el desarrollo del autoconsumo individual y colectivo requiere poder utilizar el excedente de producción del día durante las horas de mayor consumo.

“La cuestión del almacenamiento es una condición previa para la transición energética”.

El interés del almacenamiento de la electricidad es justamente aportar una solución para equilibrar producción y consumo. Pero la electricidad es difícil de almacenar. Para ello, debe transformarse en otra forma de energía: en energía mecánica, térmica o química (véase el recuadro “Las diferentes tecnologías de almacenamiento”). No obstante, cada tecnología de almacenamiento tiene sus limitaciones. “Hoy en día, las baterías de iones de litio y el hidrógeno son las soluciones que ofrecen el potencial de desarrollo más importante”, apunta Frank Westphal, director general de Industria e Infraestructura de VINCI Energies Alemania.

Tecnologías con distintos grados de madurez

Las baterías responden a una necesidad de almacenamiento de entre varias horas y unos días, para potencias y cantidades de energía de bajas a medias. Existen varias tecnologías de baterías maduras: las baterías de iones de litio, de sodio-azufre, de plomo-ácido y de níquel-cadmio. Otras, como las baterías de iones de sodio y grafeno, se encuentran aún en fase de desarrollo y deberían permitir responder a ciertas limitaciones actuales como la optimización del tiempo de carga, la capacidad de almacenamiento y la utilización de materiales menos escasos.

“Las baterías LFP (litio-ferrofosfato) son particularmente prometedoras”, avanza Arnaud Banner, director de Técnica e Innovación en Omexom. “Sus componentes son más responsables con el medio ambiente que los de las baterías de iones de litio porque pueden prescindir del níquel y el cobalto. Actualmente ya se han convertido en la tecnología predominante para el almacenamiento estacionario”. Inicialmente, por su escasa densidad energética, su uso se adaptaba poco a los vehículos eléctricos, pero actualmente han mejorado y, por ejemplo, Tesla Motors ha anunciado que su última Megapack no contiene níquel ni cobalto.

Por ahora, en lo que respecta al almacenamiento mediante baterías, hay tres ejes de desarrollo activos en Francia: el proyecto RINGO⁽¹⁾, propuesto por el operador RTE; las baterías “detrás del contador” para los particulares, y los mismos coches eléctricos (véase el recuadro “Almacenar energía gracias al vehículo eléctrico”).

La promesa del hidrógeno

Por último, está el hidrógeno, una solución «química» de futuro para el almacenamiento de energía a gran escala, pero también para los vehículos eléctricos. El hidrógeno, producido por medio de la electrólisis del agua, se puede comprimir en forma gaseosa, líquida o sólida. Si el proceso de transformación es alimentado mediante fuentes de energía renovables, el hidrógeno se convierte en una energía verde que permite la descarbonización de determinados sectores, particularmente de la industria y los transportes.

Otra aplicación del almacenamiento del hidrógeno es la conversión de la electricidad en gas, o power-to-gas (P2G), que consiste en utilizar los excedentes de electricidad renovable para producir hidrógeno por medio de la electrólisis del agua. A continuación, el hidrógeno se almacena o se mezcla en el sistema de gas natural para reducir su contenido en hidrocarburos.

De aquí al 2050, la proporción de la electricidad en el mix energético mundial debería aumentar más del doble, pasando del 19% actual al 45%, con un 40% de origen solar y un 29% de origen eólico. Por todo ello, el desafío del almacenamiento va a ser crucial.

Las distintas tecnologías de almacenamiento

Actualmente existen diferentes sistemas para almacenar electricidad:

• Almacenamiento “gravitacional” de masa de agua, con las centrales hidroeléctricas de bombeo,
• Almacenamiento “termodinámico”, con los sistemas de almacenamiento por aire comprimido,
• Almacenamiento de energía cinética, con los “volantes de inercia”,
• Almacenamiento “electroquímico”, con baterías, o almacenamiento químico, en forma de hidrógeno.

En Francia, la tecnología de las centrales hidroeléctricas de bombeo y el almacenamiento de energía por aire comprimido tienen un potencial de desarrollo limitado. La tecnología del volante de inercia, por su parte, permite un tiempo de almacenamiento muy corto, y la cantidad de energía que se puede almacenar con ella es limitada. En cambio, el almacenamiento electroquímico ofrece más posibilidades.

Almacenar energía gracias al vehículo eléctrico

Un coche no se utiliza durante el 95% de su vida útil y el uso medio de un vehículo eléctrico requiere menos del 80% de su capacidad de batería para los trayectos diarios. Si está conectado a la red inteligente, gracias a la energía almacenada en su batería, un coche eléctrico parado podría convertirse temporalmente en suministrador de electricidad. De este modo, podría contribuir a suministrar electricidad a los hogares, especialmente en períodos de fuerte demanda de electricidad. Gracias a esta tecnología, llamada vehicle-to-grid (V2G), el propietario del vehículo es remunerado en contrapartida por el uso temporal de su batería.

*El concepto de «línea virtual» consiste en equilibrar almacenamiento y desalmacenamiento en cada momento: cuando una línea de la red está saturada, una batería almacena el excedente de electricidad fuera de esa línea.

13/10/2022