Con el aumento de la cuota de energías renovables, crece también la necesidad de opciones de almacenamiento de energía para compensar las fluctuaciones que se producen. Si la generación y el consumo de energía se desacoplan en el tiempo, no sólo se contribuye positivamente a la estabilidad de la red, sino que también puede aumentar la seguridad del suministro por parte del consumidor, incrementar la eficiencia energética y reducir los costes de la energía. Los sistemas de almacenamiento de energía ofrecen ventajas prometedoras, sobre todo para las empresas industriales de sectores de alto consumo energético. Existen varias tecnologías de almacenamiento de energía disponibles. Los sistemas de almacenamiento de energía térmica y electroquímica ya se han probado en aplicaciones industriales. Hemos comparado las soluciones.
Sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía: funcionamiento y ámbitos de aplicación
Los dispositivos electroquímicos de almacenamiento de energía incluyen tanto las pilas como los acumuladores, coloquialmente conocidos como baterías recargables. Almacenan y suministran energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas reversibles en las que los iones se mueven entre un electrodo positivo (cátodo) y un electrodo negativo (ánodo) a través de un electrolito. Al cargarse, los iones se desplazan al ánodo para almacenarse. Durante la descarga, vuelven al cátodo, liberando electrones que fluyen por el circuito externo para suministrar energía.
En la actualidad, las baterías de iones de litio desempeñan un papel especialmente importante en el sector industrial, ya que pueden utilizarse de diversas formas. Aunque se las denomine baterías, en realidad son acumuladores. Este tipo de dispositivo de almacenamiento de energía se utiliza desde hace tiempo para regular la electricidad procedente de la energía solar o eólica. Las baterías de iones de litio son especialmente adecuadas para el almacenamiento de energía a corto plazo debido a sus rápidos tiempos de respuesta. En las aplicaciones industriales, se utilizan grandes sistemas de baterías de iones de litio para almacenar energía y disponer de ella en los momentos de máxima sobrecarga. También se utilizan en los vehículos eléctricos modernos.
Ventajas de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad energética, lo que significa que pueden almacenar grandes cantidades de energía en un paquete comparativamente pequeño y ligero. Esto las hace especialmente adecuadas para aplicaciones móviles como vehículos eléctricos y aparatos electrónicos portátiles. Su eficiencia de carga y descarga es alta, a menudo superior al 90%. Esto significa que se pierde muy poca energía durante el proceso de almacenamiento, lo que las hace económicamente atractivas. También tienen un bajo índice de autodescarga, lo que significa que pueden mantener su carga durante periodos de tiempo más largos, sin pérdidas significativas de energía.
Desafíos al utilizar baterías de iones de litio
A pesar de la caída de los precios, las baterías de iones de litio siguen siendo más caras que algunas tecnologías de almacenamiento alternativas. Los elevados costes debidos a la creciente demanda de las materias primas necesarias, como el litio y el cobalto, contribuyen significativamente a los costes globales. Una manipulación inadecuada o unas condiciones extremas pueden hacer que las baterías se incendien. Por lo tanto, son esenciales amplias medidas de seguridad y complejos sistemas de control, lo que se traduce en elevados costes de explotación. Si se utilizan como sistemas de almacenamiento de energía en plantas industriales, las unidades de almacenamiento individuales deben estar muy espaciadas. Esto es necesario por el riesgo de incendio y por motivos de mantenimiento, lo que aumenta enormemente sus necesidades de espacio.
La producción de baterías de iones de litio tampoco es inocua para el medio ambiente: la extracción y el procesamiento del litio y otros materiales pueden tener un importante impacto negativo en el medio ambiente, ya que el consumo de agua es extremadamente alto. El reciclado de las baterías de iones de litio también plantea un reto.
ThermalBattery™: Funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía térmica
Los sistemas de almacenamiento de energía térmica desempeñan un papel importante en la utilización y el almacenamiento eficientes de la energía térmica generada en diversos procesos industriales y en el uso de energías renovables. Este tipo de almacenamiento de energía incluye el almacenamiento de calor sensible, que almacena calor aumentando la temperatura de un medio, el almacenamiento de calor latente, que utiliza materiales con cambio de fase para almacenar calor, y el almacenamiento termoquímico, que almacena calor mediante reacciones químicas reversibles.
Una tecnología innovadora y probada en el mercado en este ámbito es la ThermalBattery™ de ENERGYNEST, que se caracteriza por su alta eficiencia y flexibilidad. La ThermalBattery™ almacena energía en forma de calor y la libera de nuevo cuando es necesario. El calor se transfiere al medio de almacenamiento, un hormigón de alto rendimiento especialmente desarrollado, utilizando vapor o aceite térmico como fluido térmico.
En la industria, el sistema de almacenamiento de calor ofrece varias aplicaciones posibles. Por ejemplo, la ThermalBattery™ puede utilizarse para suministrar energía renovable a los procesos de producción. Funciona cargándola directamente con aceite térmico caliente procedente de centrales termosolares o convirtiendo la electricidad verde en energía térmica, que luego se almacena en la ThermalBattery™. Además, el calor residual o el vapor sobrante que antes no se utilizaban pueden capturarse, almacenarse y liberarse como calor de proceso o vapor cuando sea necesario, lo que mejora notablemente la eficiencia energética de las plantas industriales.
Ventajas de ThermalBattery™ en comparación con las baterías de iones de litio
La ThermalBattery™ es extremadamente robusta gracias al hormigón térmico de alto rendimiento utilizado y tiene una vida útil significativamente más larga que las baterías de iones de litio. Además, prácticamente no pierde rendimiento. Su eficiencia es superior al 98%. A diferencia de las baterías de iones de litio, la ThermalBattery™ puede liberar energía de forma continua durante un periodo de varias horas a varios días, lo que garantiza un suministro fiable de energía incluso durante fases de corte de suministro más prolongadas.
La tecnología de almacenamiento ThermalBattery™ se basa en materiales rentables y fácilmente disponibles que, además, son totalmente reciclables. Por lo tanto, su eliminación tras el uso es sencilla y mucho más respetuosa con el medio ambiente. Además, el almacén térmico prácticamente no requiere mantenimiento, lo que reduce considerablemente los costes de funcionamiento en comparación con otros sistemas de almacenamiento, además de aumentar su fiabilidad.
El diseño modular permite una fácil escalabilidad y también garantiza que el sistema de almacenamiento de energía ocupe relativamente poco espacio cuando se integra en procesos industriales. Por último, pero no por ello menos importante, la ThermalBattery™ ofrece una versatilidad significativamente mayor en lo que respecta a la carga y la descarga, por lo que puede utilizarse en una gran variedad de procesos industriales diferentes, incluido el almacenamiento de calor residual y la integración en sistemas de energía renovable tales como las centrales termosolares.
