Cómo se puede usar el calor para almacenar energía renovable

Cómo se puede usar el calor para almacenar energía renovable ¿Cómo podemos almacenar energía de fuentes de energía renovables intermitentes? Benny (estoy vacío) / Flickr, CC BY

El efecto que los combustibles fósiles están teniendo en el emergencia climática está impulsando un impulso internacional para utilizar fuentes de energía bajas en carbono. Por el momento, las mejores opciones para producir energía baja en carbono a gran escala son la energía eólica y solar. Pero a pesar de las mejoras en los últimos años tanto para sus actuación y el costo, sigue existiendo un problema importante: el viento no siempre sopla y el sol no siempre brilla. Una red eléctrica que se basa en estas fuentes fluctuantes lucha por igualar constantemente oferta y demanday, por lo tanto, energía renovable a veces se desperdicia porque no se produce cuando es necesario.

Una de las principales soluciones a este problema es a gran escala. tecnologías de almacenamiento de electricidad. Estos funcionan acumulando electricidad cuando la oferta excede la demanda, y luego la liberan cuando sucede lo contrario. Sin embargo, un problema con este método es que implica enormes cantidades de electricidad.

Las tecnologías de almacenamiento existentes como las baterías no serían buenas para este tipo de proceso, debido a su alto costo por unidad de energía. Actualmente, mayor a 99% del almacenamiento de electricidad a gran escala es manejado por represas hidroeléctricas bombeadas, que mueven el agua entre dos depósitos a través de una bomba o turbina para almacenar o producir energía. Sin embargo, existen límites en cuanto a la cantidad de energía hidroeléctrica bombeada que se puede construir debido a sus requisitos geográficos.

Una opción de almacenamiento prometedora es el almacenamiento de electricidad térmica bombeada. Esta tecnología relativamente nueva ha existido por unos diez años, y actualmente se está probando en plantas piloto.

Cómo se puede usar el calor para almacenar energía renovable La conversión de electricidad en calor ocurre en el circuito central, luego se almacena en tanques fríos y calientes. Pau Farrés Antúnez, autor proporcionado

El almacenamiento de electricidad térmica bombeada funciona convirtiendo la electricidad en calor utilizando una bomba de calor a gran escala. Este calor se almacena en un material caliente, como agua o grava, dentro de un tanque aislado. Cuando es necesario, el calor se vuelve a convertir en electricidad usando un motor térmico. Estas conversiones de energía se realizan con ciclos termodinámicos, los mismos principios físicos utilizados para hacer funcionar refrigeradores, motores de automóviles o centrales térmicas.

Tecnología conocida

El almacenamiento de electricidad térmica bombeada tiene muchas ventajas. Los procesos de conversión se basan principalmente en tecnología y componentes convencionales (como intercambiadores de calor, compresores, turbinas, y generadores eléctricos) que ya se utilizan ampliamente en las industrias de energía y procesamiento. Esto acortará el tiempo requerido para diseñar y construir el almacenamiento de electricidad térmica bombeada, incluso a gran escala.

Los tanques de almacenamiento pueden llenarse con materiales abundantes y económicos, como grava, sales fundidas o agua. Y, a diferencia de las baterías, estos materiales no representan una amenaza para el medio ambiente. Los grandes tanques de sal fundida se han utilizado con éxito durante muchos años en plantas de energía solar concentrada, que es una tecnología de energía renovable que ha visto rápido crecimiento durante la última década. La energía solar concentrada y el almacenamiento de electricidad térmica bombeada comparten muchas similitudes, pero mientras que las plantas de energía solar concentrada producen energía almacenando la luz solar como calor (y luego convirtiéndola en electricidad), las plantas de almacenamiento de electricidad térmica bombeada almacenan electricidad que puede provenir de cualquier fuente: solar, energía eólica o incluso nuclear, entre otras.

Cómo se puede usar el calor para almacenar energía renovable Una planta de energía solar concentrada. Laboratorio Nacional de Energías Renovables, CC BY-NC-ND

Fácil de implementar y compacto.

Las plantas de almacenamiento de electricidad térmica bombeada se pueden instalar en cualquier lugar, independientemente de la geografía. También se pueden ampliar fácilmente para satisfacer las necesidades de almacenamiento de la red. Otras formas de almacenamiento de energía a granel están limitadas por el lugar donde se pueden instalar. Por ejemplo, el almacenamiento hidroeléctrico bombeado requiere montañas y valles donde se puedan construir depósitos de agua importantes. Almacenamiento de energía de aire comprimido. se basa en grandes cavernas subterráneas.

El almacenamiento de electricidad térmica bombeada tiene un mayor densidad de energía que las represas hidroeléctricas bombeadas (puede almacenar más energía en un volumen dado). Por ejemplo, diez veces Se puede recuperar más electricidad de 1 kg de agua almacenada a 100 ° C, en comparación con 1 kg de agua almacenada a una altura de 500 metros en una planta hidroeléctrica bombeada. Esto significa que se requiere menos espacio para una cantidad determinada de energía almacenada, por lo que la huella ambiental de la planta es menor.

Cómo se puede usar el calor para almacenar energía renovable Tanques de sal fundida para el almacenamiento de energía térmica en una planta de energía solar concentrada. Abengoa

larga vida

Los componentes del almacenamiento de electricidad térmica bombeada suelen durar décadas. Las baterías, por otro lado, se degradan con el tiempo y deben reemplazarse cada pocos años; la mayoría de las baterías de los automóviles eléctricos generalmente solo están garantizadas para unos cinco a ocho años.

Sin embargo, aunque hay muchas cosas que hacen que el almacenamiento de electricidad térmica bombeada sea adecuado para el almacenamiento a gran escala de energía renovable, tiene sus desventajas. Posiblemente, la mayor desventaja es su eficiencia relativamente modesta, es decir, cuánta electricidad se devuelve durante la descarga, en comparación con la cantidad que se puso durante la carga. La mayoría de los sistemas de almacenamiento de electricidad térmica bombeada apuntan a 50-70% de eficiencia, En comparación con los 80-90% para baterías de iones de litio or 70-85% para almacenamiento hidroeléctrico bombeado.

Pero lo que posiblemente más importa es el costo: cuanto más bajo es, más rápido la sociedad puede avanzar hacia un futuro bajo en carbono. El almacenamiento de electricidad térmica bombeada es se espera que sea competitivo con otras tecnologías de almacenamiento, aunque esto no se sabrá con certeza hasta que la tecnología madure y se comercialice por completo. Tal y como está, Varios ya tienen trabajando, prototipos del mundo real. Cuanto antes probemos y comencemos a implementar el almacenamiento de electricidad térmica bombeada, antes podremos usarlo para ayudar a la transición a un sistema de energía bajo en carbono.La conversación

Sobre el Autor

Antoine Koen, candidato a doctorado en almacenamiento de energía térmica bombeada, Universidad de Cambridge y Pau Farres Antunez, investigador postdoctoral en almacenamiento de energía, Universidad de Cambridge

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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