La revolución de las energías renovables necesitará un almacenamiento de energía también renovable 

Las energías renovables, lideradas por la hidráulica, la solar y la eólica, son fuentes de energía limpias e inagotables. Con las innovaciones crecientes en nuevos materiales y nuevas fuentes de energía limpia, son también, crecientemente competitivas en cuanto a rentabilidad económica.  

El impulso de las energías renovables es grande, según los últimos datos publicados por la Agencia Internacional de la Energía: en 2020 la eólica creció un 12% y la solar fotovoltaica un 23% mientras que la demanda de fuentes no renovables se redujo en más de un 3%. 

España se encuentra a la cabeza en la producción de energías renovables: concretamente, la capacidad renovable creció hasta lograr casi 60.000 MW con 4.330 MW más instalados en 2020, suponiendo ya el 53,6% de la capacidad total eléctrica del país.  

Sin embargo, el experto Matthew Hutson piensa que el uso masivo de energías renovables, para poder prescindir de las fósiles, será posible cuando se consigan métodos de almacenamiento de energía que también sean renovables, es decir, limpios y sostenibles.  

Con esa idea en mente, nuestra iniciativa #FIBKVoices repasa las innovaciones que hay en marcha en el mundo para lograrlo, de la mano de Matthew: la gravedad, la presión y la temperatura son magnitudes físicas elementales que podrían dar con métodos de almacenamiento mucho más sostenibles que las baterías.  

Matthew es un escritor científico independiente especializado en psicología, inteligencia artificial, ciberseguridad, internet de las cosas y robótica para medios como Wired, The Atlantic, Newsweek, The New York Times Magazine, y Science. 

A continuación, recogemos las ideas de Matthew Hutson sobre nuevos métodos de almacenamiento de energía: 

El problema de las energías renovables 

Las energías renovables, frente a las energías no renovables (fósiles y de fisión nuclear), tienen un gran inconveniente: su producción no puede garantizarse en función de la demanda. El ejemplo más claro es el de la energía solar fotovoltaica: no se puede generar durante la noche. Pero tampoco se puede asegurar una velocidad mínima del viento para generar eólica ni evitar un periodo de sequías que pondría en peligro la hidráulica. Es decir, las renovables son intermitentes. 

Por ello es fundamental encontrar métodos de almacenamiento de energía que sean sostenibles. Siendo fácil generar, transportar y transformar la energía, lo que resulta complicado es almacenarla en grandes cantidades, de manera que se pueda luego utilizar cuando se necesite. 

A día de hoy, sólo hay un método que funciona relativamente bien a gran escala (del orden de entre MW y GW): la hidroeléctrica reversible (bombeo), Un ejemplo es el proyecto de central hidroeléctrica de bombeo reversible Salto de Chira, en las Islas Canarias. 

Otros métodos de almacenamiento como pilas, baterías, condensadores y superconductores, ni son sostenibles, ni permiten almacenar GW de energía, ni su producción está libre de contaminación. 

Así, el almacenamiento más extendido hoy en día, el de las baterías de ion de litio, tiene diversos problemas: según Venkat Srinivasan, científico que dirige el Centro de Colaboración Argonne para la Ciencia del Almacenamiento de Energía (ACCESS), en EEUU, uno de los mayores problemas de las baterías de iones de litio es su cadena de suministro. Las baterías dependen del litio y del cobalto. En 2020, cerca del setenta por ciento del cobalto mundial procedía de la República Democrática del Congo. Cualquier interrupción en la cadena de suministro puede afectar fuertemente a los precios y a la disponibilidad. Además, se necesita mucha agua y energía para extraer los metales, causando daños medioambientales. 

Según estimaciones que aporta Matthew, necesitaremos al menos cien veces más almacenamiento para 2040 del que disponemos hoy si queremos pasar en gran medida a las energías renovables y evitar una catástrofe climática. Y las baterías de litio no parecen ser la solución. 

Las alternativas para almacenar energía más innovadoras 

Matthew Hutson ha estado viajando, investigando y visitando las soluciones más punteras en el almacenamiento sostenible de energía. Lo más reseñable que ha encontrado es: 

Como apuntábamos más arriba, ya tenemos un tipo de almacenamiento de energía renovable: más del noventa por ciento de la capacidad de almacenamiento de energía del mundo se encuentra en embalses, como parte de la llamada energía hidroeléctrica de bombeo. Entre otras cosas, la hidroeléctrica de bombeo se utiliza para suavizar los picos de demanda de electricidad. Los motores bombean el agua cuesta arriba desde un río o un embalse hasta otro más alto; cuando el agua se libera cuesta abajo, hace girar una turbina y vuelve a generar energía. Una instalación hidroeléctrica de bombeo es como una gigantesca batería permanente, que se carga cuando el agua se bombea cuesta arriba y se agota cuando baja. 

¿El problema con esta solución? La geografía adecuada es difícil de encontrar, los permisos son difíciles de obtener y la construcción es lenta y cara. 

Almacenamiento geomecánico por bombeo 

Con un principio similar al de las hidroeléctricas de bombeo, pretende poder hacerse en cualquier sitio y a un coste mucho menor. Se trata de almacenar agua a mucha presión. El funcionamiento a grandes rasgos es: 

Cuando la electricidad es abundante, se utiliza para bombear el agua de un estanque por un pozo hasta una masa de roca. Entonces, el pozo se cierra, manteniendo la energía almacenada bajo presión entre las capas de roca durante el tiempo necesario. Cuando se necesita electricidad, el pozo se abre para que el agua presurizada pase por una turbina y genere electricidad, y vuelva al estanque lista para el siguiente ciclo. 

Matthew apunta a la empresa Quidnet Energy como una de las pioneras en este campo. Ha recibido 38 millones de dólares de financiación privada y gubernamental, incluidas las aportaciones de Breakthrough Energy Ventures, creada por Bill Gates. 

Almacenamiento de energía con aire comprimido

La tecnología básica de almacenamiento de energía por aire comprimido se remonta a décadas atrás, y consiste en bombear aire a cavernas subterráneas, naturales o artificiales, para luego volver a dejarlo salir. El problema a resolver es que hasta ahora son ineficientes: normalmente, sólo se puede recuperar la mitad de la energía empleada en presurizar el gas. Las innovaciones en este campo pretenden mejorar la densidad y la eficiencia.  

La canadiense Hydrostor ha recibido más de trescientos millones de dólares de financiación y está en fase de desarrollo de proyectos que se pondrán en marcha en los próximos cinco años. Almacena el aire comprimido en tanques y retiene el calor liberado durante el proceso de compresión del aire, que vuelve a aplicar al aire durante la expansión, sobrealimentando su capacidad para impulsar una turbina y generar electricidad.  

La británica Highview Power, está innovando un paso más allá, enfriando el aire a más de trescientos grados bajo cero, momento en el que se convierte en líquido. El aire líquido es denso, y cuando se calienta, se gasifica rápidamente, haciendo girar las palas de una turbina. 

Almacenamiento por la fuerza de la gravedad 

Consiste en almacenar energía potencial subiendo un peso, de manera que, al bajarlo, se genere energía cinética que se puede convertir en electricidad. ¿Cómo hacerlo a gran escala y de manera sostenible? Matthew nos referencia la empresa con sede en Suiza Energy Vault, que para desarrollar su solución utiliza bloques compuestos hechos a medida, o «masas móviles», que pueden fabricarse con materiales de bajo coste, de origen local y que pueden ser reciclados. Los ascensores utilizarán energía limpia para levantar bloques de hasta treinta toneladas de peso que se almacenan a cierta altura. Cuando se necesite energía, los bloques se trasladarán de nuevo a los ascensores para que desciendan alimentando generadores que producirán electricidad. 

Puedes ver un vídeo de esta solución aquí: https://vimeo.com/647372871 

Energy Vault, fundada en 2017, cotiza en bolsa desde febrero de 2022 y tiene una capitalización de más de mil millones de dólares. Es decir, que, aunque la tecnología aún está en sus primeras fases y es difícil saber hasta qué punto será un proyecto viable, muchos inversores apuestan por ella. 

Otras compañías que están innovando en este campo son la inglesa Gravitricity, la norteamericana Gravity Power, y la alemana Heindl Energy. Estas dos últimas, pretenden colocar un enorme peso en el fondo de un pozo y luego bombear agua por debajo para elevarlo. Para generar la energía, se deja que el peso empuje el agua hacia abajo en una tubería y pase a través de una turbina.

 Fuente: https://gravitypower.wpengine.com/

Otros tipos de almacenamiento

Al igual que se puede almacenar energía potencial levantando un bloque en el aire, se puede almacenar térmicamente, calentando cosas. Matthew apunta que hay startups desarrollando procesos innovadores de almacenamiento térmico, almacenando calor en sal fundida, rocas volcánicas y otros materiales. Según Yann Dumont, CEO en Reolum Renewable Research y presidente de ASEALEN (Asociación Española de Almacenamiento de Energía), España es líder mundial en almacenamiento térmico en sales fundidas.  

También apunta otras opciones que se están investigando y mejorando: 

• Almacenamiento por volantes de inercia. 
• Las baterías de flujo semi sólido.
• Pilas de combustible, en especial las que son reversibles. 

En definitiva, las iniciativas son muchas y como apunta Matthew Hutson, la solución del futuro será una combinación de los métodos de almacenamiento expuestos hasta aquí. Como dice este experto:  

“En lugar de quemar cosas muertas, en forma de combustibles fósiles, crearemos y almacenaremos energía de forma dinámica, en un sistema vivo.”