Alternativas para mejorar la eficiencia energética y cuidar el planeta. Segunda parte

Alcanzar la autosuficiencia energética neta cero y el aumento de la energía limpia renovable ha adquirido de repente un nuevo sentido de urgencia, a medida que los desastres relacionados con el clima aumentan exponencialmente en todo el mundo. Urge encontrar soluciones rentables de generación de energía que se puedan implantar rápidamente y a gran escala. Esto ha llevado al desarrollo de una multitud de nuevas y llamativas tecnologías en paralelo. Una de las más destacadas es la batería de gravedad, una fuente de energía fiable a largo plazo.

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A través de este método, la energía que se acumula procedente de procesos eólicos o solares, puede ser utilizada para alimentar el ascenso de las cargas pesadas, que después convertirán su caída en el alimento principal de las novedosas baterías de gravedad. En esencia, el proceso utiliza la energía gravitacional para llenar las baterías durante los picos de consumo, cuando la energía procedente de fuentes limpias renovables es abundante. Si la demanda de energía supera la que pueden proporcionar las fuentes limpias renovables (solar, eólica, etc.), esta energía almacenada puede liberarse, proporcionando energía aunque el sol no brille o el viento no sople.

Las baterías de gravedad pueden ser el futuro del almacenamiento de energía a gran escala. Si convertimos las plantas de carbón fuera de servicio de todo el mundo en gigantes baterías de gravedad podríamos suministrar energía a todo el planeta. Esta es la propuesta de investigadores del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA), Austria, quienes examinaron una tecnología conocida como Almacenamiento Subterráneo de Energía por Gravedad (UGES). La gran ventaja de este sistema, además de su gran tamaño, es que no pierde capacidad de almacenamiento con el tiempo.

En su forma más básica, esta batería baja grandes contenedores de arena a un pozo de mina cuando la energía es costosa (es decir, en las horas pico). Usando el frenado regenerativo, estas minas transformarían la energía potencial de la arena en energía real, y cuanto más grande sea la mina, más grande será la batería. Las UGES tienen un coste de inversión de entre 1 y 10 dólares por kilovatios hora (KWh), mientras que los costes de capacidad energética están en 2.000 dólares el kilovatio (KW). Los investigadores estiman que esta tecnología tiene un potencial mundial de 7 a 70 teravatios hora (TWh), concentrado fundamentalmente en China, India, Rusia y Estados Unidos.

Se trata de aprovechar las infraestructuras subterráneas existentes. Por ejemplo, el proyecto de almacenamiento por bombeo de Elmhurst Quarry, en Illinois, Estados Unidos, prevé utilizar una mina abandonada cerca de Chicago. La compañía californiana Gravity Power está construyendo en Alemania otra planta de demostración, de 1 megavatio (MW), en la que un pistón está suspendido en un pozo lleno de agua. El agua bombeada empuja el pistón hacia arriba para almacenarlo. Después, el pistón empuja el agua a través de una turbina para liberar la energía. Este tipo de sistemas de almacenamiento ocupan tan poco espacio que podrían instalarse incluso en medio de las ciudades.

La empresa alemana New Energy Let's Go está trabajando en una tecnología similar. La estadounidense Quidnet Energy ha desarrollado otra tecnología, denominada almacenamiento geomecánico por bombeo, que almacena el agua entre las capas de roca de esquisto y puede instalarse, por ejemplo, debajo de los campos de cultivo. Quidnet Energy va a construir una planta de demostración de esta tecnología, de 2 MW, en el estado de Nueva York.

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La empresa escocesa Gravitricity, se enfoca en reconvertir los pozos mineros en enormes sistemas de almacenamiento de energía limpia renovable. Mientras las minas avanzan hacia su ocaso, este sistema les proveería de una nueva vida, amigable con el ambiente. Esta tecnología se basa en un principio muy simple: levantar y bajar un peso importante: un cilindro de 3.000 a 5.000 toneladas en un pozo profundo. Los pozos mineros no solo permiten aprovechar un espacio en desuso, sino que reducen el coste de esta solución, aprovechando así profundidades de entre 150 y 1.500 metros. Con multitud de posibles beneficiarios, desde usuarios con restricciones en la red, hasta las propias redes de distribución, estas minas de almacenamiento de energía limpia renovable podrían operar a potencias de entre 1 y 20 MW. Dando nueva vida a las minas y, con ella, a las poblaciones que vivían de ellas y en torno a ellas.

Ante un pico de demanda de energía en la red, el mecanismo creado por Gravitricity no necesita ni un segundo para pasar de cero a potencia máxima. Su configuración permite que aporte energía por espacios de tiempo que oscilan entre 15 minutos y 8 horas, con una eficiencia de entre el 80 al 90% y una vida útil estimada en 50 años, sin límite alguno al número de ciclos en operación, con una degradación cero del rendimiento durante 25 años, sin pérdida de rendimiento. Con una hora de funcionamiento de su instalación de 20 MW, Gravitricity afirma poder suministrar energía a 63.000 hogares .La empresa escocesa afirma que para un sistema de almacenamiento de energía de 24,4 megavatios hora (MWh), el proyecto costará casi la mitad en comparación con las baterías de iones de litio.

Otros de los grandes protagonistas del sector, que ve un mayor potencial en ir hacia arriba en lugar de hacia abajo, toma forma en Suiza, donde Energy Vault Holdings, marca un hito con la puesta en marcha de su sistema EVx, una tecnología que almacena energía gravitatoria. Destaca el diseño de un edificio modular con un sistema totalmente mecánico, que utiliza el apilado y desapilado automático de miles de bloques conformados con hormigón recuperado de demoliciones de edificios o infraestructuras con suelo local, diversos materiales de desecho como cenizas de carbón, relaves mineros y otros materiales de lodos residuales destinados de otro modo a vertederos.

Una instalación de este tipo, con una capacidad de almacenamiento de 25 MW/100 Mwh, +35 años de vida técnica, puede suministrar energía a 25.000 hogares durante 24 horas Ubicado en Rudong, las afueras de Shanghái (China), opera en sinergia con un parque eólico y un centro de interconexión a la red nacional. Su principal objetivo: aumentar, reforzar y equilibrar la red eléctrica china a través del almacenamiento y suministro de energía limpia renovable a la State Grid Corporation of China (SGCC), la empresa de servicios públicos más grande del mundo que proporciona energía a más de 1.100 millones de ciudadanos chinos en 26 provincias, regiones autónomas y municipios, cubriendo el 88% del territorio nacional chino.

El sistema EVx no solo es un logro en sí mismo, sino que sienta las bases para futuras asociaciones tecnológicas de descarbonización en todo el mundo y es el primer sistema comercial de almacenamiento de energía por gravedad a escala de red del mundo que ofrece una alternativa a los activos de almacenamiento de energía de larga vida técnica, como las plantas hidroeléctricas de bombeo, que actualmente representan el 90% de la capacidad mundial de almacenamiento de energía. Gracias a la colaboración entre Energy Vault (Suiza) y sus socios Atlas Renewable (Estados Unidos) y China Tianying (China), representa una prometedora asociación global en la lucha contra el cambio climático.

Como uno de los líderes en China en servicios ambientales y de remediación de residuos, la asociación de China Tianying con Energy Vault aporta muchas sinergias "económicas circulares", que se están explotando para el desarrollo del mercado local, como estos proyectos que pesan hasta 35 toneladas; todo colocado en un área abierta con una grúa de 120 metros de altura y 6 brazos. El sofisticado sistema utiliza algoritmos avanzados para decidir qué apilar y dónde, así como el orden de apilamiento óptimo.

Energy Vault y China Tianying anuncian 6 implementaciones adicionales del sistema de almacenamiento de energía por gravedad EVx? en China y 1 en Mongolia, en los próximos 18 meses, por un total de 3,26 GWh, o más de 1.000 millones de dólares en alcance del proyecto. Este sistema revolucionario, establece un nuevo estándar como el primer sistema de almacenamiento de energía gravitatoria a gran escala comercial no bombeado en el mundo. Su impresionante eficiencia de carga y descarga, superando el 80%, se basa en los exitosos resultados obtenidos por su torre precursora de 5 MW en Suiza, cuyo índice de eficiencia de ciclo de carga y descarga (RTE) supera el 75%.

EVx se posiciona como líder indiscutible en eficiencia de almacenamiento de energía en comparación con alternativas mecánicas, termodinámicas, baterías de flujo o aire comprimido. Con mejoras continuas en su diseño, se anticipa que este sistema sobrepase el 80% de RTE, reforzando aún más su supremacía, jugando un papel fundamental en la transición de China hacia una energía más limpia, alineándose con la ambiciosa meta de reducir sus emisiones de carbono en un 30-60%.

Estos saltos hacia adelante en el almacenamiento de energía no solo representan hitos en la innovación tecnológica, sino que también marcan un paso firme hacia un futuro energético más limpio y sostenible. Facilitando con su desarrollo el cambio hacia una economía circular al tiempo que acelera la transición global a las energías limpias renovables, tan necesaria.