Almacenamiento de electricidad para repostar con energía renovable

Lograr un equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad

Es el desafío que plantean las energías renovables. En un momento en que la proporción de energía eólica y solar está aumentando, dominar el almacenamiento parece esencial. Desde las soluciones colectivas o individuales ya existentes hasta la investigación en curso, ¿cuál es nuestra situación? Inventario.

Este es uno de los argumentos más trillados de los opositores a la energía eólica o solar: la intermitencia. Sujetas a las condiciones climáticas o a la presencia de luz solar, estas energías renovables (RE) no siempre están en línea con la demanda de electricidad. Sin embargo, los objetivos establecidos por el Estado no dejan ninguna ambigüedad. Dado que el 40% de la producción de electricidad provendrá de energías renovables de aquí a 2030, la transición energética se acelerará significativamente. En este contexto, el aumento de la capacidad de almacenamiento, así como las innovaciones, son necesarios para apoyar el auge de la energía renovable.

Producir es almacenar

Las plantas de energía solar termodinámica tienen una gran ventaja. Permiten que se siga produciendo electricidad después del anochecer. Existen varias tecnologías, pero el principio sigue siendo el mismo: concentrar los rayos del sol utilizando un espejo para calentar un fluido de transferencia de calor (aceite o sales fundidas). Luego, este fluido puede almacenarse y transformarse en vapor para hacer funcionar una turbina. De esta manera, la producción de electricidad se puede extender 16 horas. Por lo tanto, las plantas pueden funcionar día y noche con la máxima cantidad de luz solar. Es por eso que actualmente se encuentran en California, el sur de España y Marruecos. El hecho es que el costo por kWh es más caro que el de la energía fotovoltaica.

Línea eléctrica

Si la electricidad no se puede almacenar de manera sostenible y eficiente, existen soluciones maduras. Este es el caso de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo (PSHP). El principio es simple y permite almacenar grandes cantidades de energía eléctrica en forma de... agua. Ubicadas en cuencas a diferentes altitudes, el agua se puede bombear o liberar (turbinar). El bombeo utiliza el excedente de la producción de electricidad. Por el contrario, las turbinas inyectan electricidad para satisfacer los picos de consumo. Esta es la solución de almacenamiento más utilizada en el mundo. La mitad de los más de 400 PSHP en funcionamiento se encuentran en Europa. A nivel individual, otra solución muy conocida son los depósitos de agua caliente. Combinados con paneles fotovoltaicos, pueden liberar energía más adelante en forma de calor.

En baterías

Estacionarias y descentralizadas, las baterías son otro método de almacenamiento, aunque con menor intensidad. Pueden satisfacer las necesidades de autoconsumo fotovoltaico de individuos o desplegarse en microrredes. Solo su densidad energética (cantidad de kWh por kg o litro) sigue representando una barrera. Si el siglo XX se basó en el petróleo, es por una densidad de energía 35 veces mayor que la de una batería de litio. E incluso si este metal raro y caro fuera reemplazado por iones de sodio, los impactos ambientales distarían de ser satisfactorios. Además, ninguna batería ofrece la densidad de energía requerida para un almacenamiento masivo en la escala requerida por la transición energética.

La hora H2

¿Podría entonces provenir la esperanza del hidrógeno? «Power to Gas» transforma el excedente de electricidad de fuentes renovables en hidrógeno. Para ello, la corriente eléctrica pasa a través del agua para descomponer sus moléculas y separar el oxígeno del hidrógeno. Es este último el que puede almacenarse y transportarse en las redes de gas natural. Lejos de tener la eficiencia de los STEPs, «Power to Gas» tiene la inmensa ventaja de poder desplegarse en cualquier lugar, a diferencia del almacenamiento hidráulico. Recientemente se han lanzado proyectos. Engie está desarrollando soluciones para la vivienda y la movilidad en Dunkerque, y GRTgaz está construyendo un demostrador industrial Júpiter 1000 en Fos-sur-Mer.

Energía del aire comprimido

Mucho menos conocido es el almacenamiento de aire comprimido. Esto implica comprimir el exceso de producción de electricidad. Inyectado bajo presión en un depósito, luego es liberado por una turbina para satisfacer las necesidades de energía eléctrica. Sin embargo, la compresión hace que el aire se caliente, por lo que debe enfriarse. Lo mismo ocurre con la descompresión; el aire debe calentarse antes de pasar por la turbina. Para evitar las pérdidas de energía causadas por estos pasos, actualmente se está desarrollando una solución. Si bien el almacenamiento de aire comprimido sigue siendo técnicamente complejo de implementar, ofrece la ventaja de contar con grandes capacidades de almacenamiento, lo que explica el auge de los proyectos en todo el mundo.

En resumen

Si bien existen soluciones de almacenamiento y hay muchos factores que abogan por su desarrollo, la cuestión del costo surge constantemente. Sin duda, las baterías podrían ser la forma más obvia de hacer coincidir la oferta y la demanda en la red eléctrica. Sin embargo, muchas limitaciones técnicas, reglamentarias y económicas están frenando su desarrollo. ¿No deberíamos reducir aún más los impactos ambientales? ¿Limitar la autodescarga? Una cosa es cierta: para la mayoría de las tecnologías mencionadas, deben realizarse importantes esfuerzos de investigación y desarrollo para lograr soluciones económicamente viables. La reciente subida de los precios del petróleo y previsiones de precios del petróleo crudo hasta 2025[1] sin embargo, podría ayudar a desbloquear las inversiones necesarias para la transición energética.

Cyrille Arnoux, director editorial de la web

[1] Pronóstico de precios de petróleo y gas de Deloitte, 30 de junio de 2018.