Almacenamiento de energía: Factor clave para la transición energética

Lograr una transición energética efectiva y la descarbonización de la economía conlleva, entre otros aspectos, la necesidad de incrementar la electrificación del sistema y requiere la integración de herramientas que aporten flexibilidad al sistema eléctrico para así garantizar la estabilidad de la red, minimizar los vertidos y mantener la seguridad, calidad y economía del suministro. En este escenario, el almacenamiento de energía, en todas sus formas, juega un papel crucial, y su despliegue tiene como consecuencia la aparición de múltiples oportunidades.

La futura provisión de energía provendrá fundamentalmente de fuentes renovables en muchos casos intermitentes y no gestionables. Las nuevas necesidades de flexibilidad vendrán, por tanto, de diversos ámbitos. El almacenamiento de energía será uno de los principales elementos que proporcione flexibilidad al sistema energético.

El sistema eléctrico tradicional no requiere en general de almacenamiento, porque la generación de energía se puede ajustar para satisfacer la demanda. Esto cambia drásticamente a medida que el sistema usa más energías renovables, porque la generación de energía a partir de aerogeneradores y plantas solares fotovoltaicas es variable y depende del clima. Aquí es donde entra en juego el almacenamiento. El propósito de la tecnología es almacenar energía para su uso posterior, en lugar del sistema actual en el que la mayor parte de la electricidad debe consumirse tan pronto como se genera.

Tecnologías de almacenamiento

El principio de almacenamiento no es nuevo y ha estado en uso durante muchas décadas de forma centralizada. La tecnología de almacenamiento “clásica” consiste en usar electricidad para bombear agua a cotas más elevadas hacia un depósito o embalse en horas de baja demanda, y generar electricidad en horas de alta demanda dejando el agua fluir por turbinas hacia la zona de embalse con cota más baja.

El nuevo modelo derivado de la transición energética supone la aparición y el impulso de nuevos conceptos de negocio gracias al surgimiento de nuevas figuras, como son los agregadores independientes, las comunidades de energías renovables, o la hibridación; figuras para las que el almacenamiento energético adoptará una gran relevancia.

El despliegue masivo de las tecnologías de almacenamiento depende de su capacidad de interactuar de manera eficiente y segura con el sistema eléctrico y los mercados disponibles. Para ello, es clave que estos sistemas integren elementos de control, comunicación, análisis de datos y gestión de intercambios energéticos, tanto a nivel individual como a nivel agregado.

Digitalización e interconectividad

Esta digitalización e interconectividad de un mayor número de elementos del sistema eléctrico (sistemas de almacenamiento, generación fotovoltaica, vehículos eléctricos, etc.) conlleva grandes ventajas, pero también genera importantes retos.
Los sistemas de almacenamiento de energía pueden clasificarse entre sistemas delante del contador o “in front of the meter” y sistemas detrás del contador o “behind the meter”. En la literatura, estos conceptos se pueden definir de diversas maneras en relación con diferentes características de los sistemas: su localización física en la red eléctrica, su relación con el consumidor, los servicios que prestan y la propiedad de dicho sistema.

Entre las tecnologías consideradas como correspondientes a delante del contador se encuentran, por ejemplo, algunos sistemas de almacenamiento mecánico, como el bombeo hidráulico, el aire líquido y el aire comprimido, por ser sistemas que necesitan grandes infraestructuras y disponen de capacidades energéticas muy elevadas. Asimismo, las plantas solares termoeléctricas (ampliamente utilizadas en el almacenamiento energético mediante sales fundidas) se han considerado también como sistemas delante del contador ya que son instalaciones vinculadas a grandes instalaciones junto con la generación. Lo mismo se aplica en el caso de las tecnologías de almacenamiento químico como el hidrógeno o el gas natural sintético.

Clasificación

Considerando las tecnologías de detrás del contador (asociadas a consumidores en el sector residencial, comercial e industrial), se pueden clasificar de la siguiente forma:

• Almacenamiento electroquímico: basado en la acumulación de energía química que se emplea para convertirla en energía eléctrica mediante procesos electroquímicos de oxidación y reducción que suceden en los electrodos con la ayuda del electrolito. Existen diversas tecnologías muy diferentes por la variedad de materiales utilizados. Baterías de Li-ion, de plomo ácido, de flujo, etc.
• Almacenamiento térmico: Consiste en acumular la energía por medio del aprovechamiento térmico. Se diferencian tres tecnologías: las que se basan en el calor sensible (cambios de temperatura), las que emplean el calor latente (cambios de fase) y aquellas basadas en reacciones termoquímicas.
• Almacenamiento eléctrico: Se divide en sistemas electrostáticos y magnéticos. Los sistemas electrostáticos utilizan supercondensadores que almacenan la energía en el campo eléctrico en electrodos, mientras que los magnéticos utilizan materiales superconductores (SMES) que almacenan la energía como campo magnético creado por una corriente eléctrica a través de una bobina superconductora.
• El almacenamiento mecánico con volantes de inercia que almacenan energía cinética mediante un disco de inercia que gira mecánicamente acoplado a un servomotor.

En resumen, la integración del almacenamiento es uno de los retos que afrontar para permitir una plena descarbonización del sistema energético y una efectiva integración de las tecnologías renovables. La parcial predictibilidad de estas tecnologías, así como su variabilidad, hace necesario contar con sistemas que hagan frente a las brechas instantáneas existentes entre generación y demanda, almacenando energía en los períodos de superávit de generación, de manera que esté disponible cuando existan déficits.