Innovaciones en almacenamiento de energía de larga duración
La energía solar y eólica son ahora las fuentes de electricidad de más rápido crecimiento en todo el mundo, gracias a la disminución de costos y la urgencia de reducir las emisiones de carbono. Sin embargo, su intermitencia inherente—la generación solar se detiene por la noche y la energía eólica fluctúa con el clima—plantea un desafío significativo. Para abordar esto, el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía de larga duración (LDES) está surgiendo como una solución crítica para garantizar la estabilidad y fiabilidad de la red.
LDES tiene el potencial de almacenar energía durante períodos prolongados, que van desde horas hasta días o incluso semanas, lo que permite la integración sin problemas de la energía renovable en la red. Las innovaciones recientes en este ámbito transforman la forma en que se almacena, distribuye y utiliza la energía, allanando el camino hacia un futuro resiliente y bajo en carbono.
¿Por qué el almacenamiento de energía a largo plazo es importante?
La intermitencia de la energía renovable es una de las principales barreras para lograr una red confiable y descarbonizada. Si bien las baterías de iones de litio de corta duración se utilizan ampliamente para aplicaciones como la regulación de frecuencia y el recorte de picos, se necesita más para abordar las brechas de energía de varias horas o varios días causadas por las fluctuaciones en la generación solar y eólica.
El almacenamiento de energía a largo plazo llena este vacío al proporcionar capacidades de almacenamiento extendidas. Permite que la energía generada durante períodos de alta producción renovable sea almacenada y utilizada durante tiempos de baja generación. Esta funcionalidad apoya a los operadores de la red en el equilibrio entre la oferta y la demanda, reduciendo la dependencia de las plantas de pico basadas en combustibles fósiles y mejorando la seguridad energética.
Innovaciones emergentes en tecnologías de almacenamiento de larga duración
Varias tecnologías innovadoras están ampliando los límites de lo que el almacenamiento de larga duración puede lograr. Cada solución aborda casos de uso específicos y ofrece ventajas distintas, mostrando la diversidad de enfoques necesarios para resolver el desafío de la intermitencia.
Baterías de flujo
Las baterías de flujo representan una tecnología LDES prometedora, ofreciendo escalabilidad y largas vidas de ciclo. A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías de flujo almacenan energía en electrolitos líquidos en tanques externos. Esta configuración permite la escalabilidad independiente de la potencia (determinado por el tamaño del conjunto de celdas) y la capacidad de energía (determinado por el tamaño de los tanques).
Las baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) se encuentran entre las más desarrolladas en esta categoría. Son particularmente adecuadas para aplicaciones a escala de red debido a su durabilidad y capacidad para ciclar con frecuencia sin una degradación significativa. Las químicas emergentes, como las baterías de flujo a base de hierro, buscan reducir aún más los costos y ampliar su aplicabilidad.
Almacenamiento de Energía Térmica
Los sistemas de almacenamiento de energía térmica convierten la electricidad en calor, la almacenan en tanques o materiales aislados, y la convierten de nuevo en electricidad cuando es necesario. Estos sistemas aprovechan materiales abundantes como sales fundidas, arena o concreto, lo que los hace rentables y sostenibles.
Los avances recientes incluyen soluciones de almacenamiento térmico integradas con plantas de energía solar concentrada (CSP), que utilizan espejos para enfocar la luz solar en un receptor para generar calor. Las empresas también exploran el uso de materiales de cambio de fase y procesos termoquímicos para mejorar la eficiencia y la escalabilidad.
Almacenamiento de Energía de Aire Comprimido y Aire Líquido
El almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) implica almacenar energía comprimiendo aire en cavernas subterráneas o contenedores sobre el suelo y luego liberándola para accionar turbinas. Una variante más nueva, el almacenamiento de energía por aire líquido (LAES), enfría el aire a temperaturas criogénicas para almacenarlo como un líquido. Cuando se necesita energía, el aire líquido se recalienta y se expande para generar potencia.
Los sistemas LAES ofrecen ventajas como la capacidad de ubicar instalaciones más cerca de los centros de demanda y el uso de materiales fácilmente disponibles. Las empresas están comercializando proyectos de LAES a gran escala que prometen ofrecer almacenamiento a nivel de red durante 8 a 12 horas o más.
Almacenamiento Basado en Hidrógeno
El hidrógeno está ganando rápidamente terreno como un medio de almacenamiento de energía de larga duración. La electricidad renovable excedente puede producir hidrógeno a través de la electrólisis, que divide el agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno puede ser almacenado y convertido de nuevo en electricidad utilizando pilas de combustible o turbinas de combustión.
El hidrógeno ofrece la ventaja de poder almacenarse durante semanas o meses, lo que lo hace ideal para el almacenamiento de energía estacional. Además, puede utilizarse como materia prima para procesos industriales o como combustible para el transporte, creando sinergias entre sectores.
Almacenamiento Basado en Gravedad
Los sistemas de almacenamiento basados en gravedad utilizan electricidad excedente para levantar pesos pesados, almacenando energía como energía potencial gravitacional. Cuando se necesita la energía, los pesos se bajan, impulsando generadores para producir electricidad.
Estos sistemas son altamente duraderos y se degradan mínimamente con el tiempo. Empresas como Energy Vault están pioneras en diseños modulares que utilizan bloques de concreto, mientras que otros desarrolladores están explorando sistemas subterráneos que reutilizan pozos mineros para el almacenamiento de energía.
El camino hacia la adopción generalizada
A pesar de su potencial, las tecnologías de almacenamiento de energía a largo plazo enfrentan desafíos que deben abordarse para lograr una adopción generalizada. La reducción de costos sigue siendo una prioridad crítica. Muchas tecnologías de LDES aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo, y su costo nivelado de almacenamiento (LCOS) debe disminuir significativamente para competir con las baterías de corta duración y las alternativas de combustibles fósiles.
El apoyo a políticas y los mecanismos de mercado también son esenciales. Los gobiernos y reguladores pueden acelerar el despliegue de LDES proporcionando incentivos, financiando la investigación y el desarrollo, y creando mercados que valoren las capacidades únicas del almacenamiento de larga duración. Por ejemplo, los mercados de capacidad y de servicios auxiliares pueden recompensar a LDES por la fiabilidad y flexibilidad de la red.
La colaboración entre las partes interesadas—incluidos los desarrolladores de tecnología, las empresas de servicios públicos, los inversores y los responsables de políticas—es crucial para escalar los proyectos de LDES. Los proyectos piloto y las demostraciones pueden validar nuevas tecnologías, generar confianza entre los inversores y establecer las mejores prácticas para la implementación.
Una oportunidad transformadora para inversionistas
El almacenamiento de energía a largo plazo (LDES) es una oportunidad para remodelar el panorama energético al abordar los desafíos de intermitencia de la energía renovable. LDES permite una mayor penetración de la energía solar y eólica, reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y mejora la resiliencia de la red.
Las innovaciones en las tecnologías de LDES reflejan la ingeniosidad y determinación del sector de energía limpia para superar obstáculos y impulsar el progreso. Con una inversión sostenida, políticas de apoyo y esfuerzos colaborativos, el almacenamiento de energía a largo plazo será fundamental en la transición global hacia un futuro sostenible y bajo en carbono.
