El Top 5: Posibilidades improbables de almacenamiento de energía convertidas en realidad

Jul 18, 2023

En particular, el almacenamiento de energía renovable se ha convertido en uno de los principales temas de conversación en la industria energética de todo el mundo en aras de la transición hacia un futuro verde. Las fuentes de energía intermitentes, como la eólica y la solar, a menudo carecen de la capacidad, o no tienen suficiente capacidad, para adaptarse al uso pospuesto. Por lo tanto, desde hace algún tiempo existe un fuerte diálogo en favor de un sistema de almacenamiento de energía eficiente y económicamente viable.

La demanda de tamaño y participación del mercado mundial de almacenamiento de energía se valoró en aproximadamente 211 mil millones de dólares en 2021 y se espera que crezca por encima de una tasa compuesta anual del 8,45 por ciento, alcanzando más de 436 mil millones de dólares para 2030, según un informe de Hechos y Factores. La creciente tensión por el suministro constante de energía en algunas partes del mundo será la fuerza impulsora de la importante tasa de crecimiento del mercado.

Los recientes avances científicos en soluciones de almacenamiento, incluidos los avances en las baterías de iones de litio y la producción de hidrógeno basada en la electrólisis del agua, representan avances significativos para abordar este desafío. Al mismo tiempo, la investigación en el ámbito de las energías renovables ha contribuido a mitigar la huella ambiental de tecnologías emergentes como baterías, celdas y sistemas de gestión de energía, al tiempo que mejora su viabilidad económica.

Toda tecnología líder en la industria era simplemente una idea extraña en su infancia. De manera similar, incluso en el sector del almacenamiento de energía, de vez en cuando surgen muchas ideas novedosas y extrañas con el potencial de cambiar el curso de la industria. Este artículo se centra en algunas de las posibilidades de almacenamiento de energía más extrañas que han surgido gracias a estos esfuerzos de investigación. Aquí están nuestras principales posibilidades de almacenamiento de energía más extrañas.

La tecnología de baterías de flujo se ha vuelto bastante reconocida en un mundo que busca formas de almacenamiento y utilización de energía. El tamaño del mercado global de baterías de flujo crecerá de 289 millones de dólares en 2023 a 805 millones de dólares en 2028, registrando una tasa compuesta anual del 22,8 por ciento en el período, según un informe. Se ha demostrado que las baterías de flujo son ideales para el almacenamiento de energía eficiente y escalable y están encontrando su lugar en aplicaciones de servicios públicos, industriales, comerciales y residenciales.

Se trata de una batería recargable que funciona mediante un electrolito que fluye a través de una o varias celdas electroquímicas desde los tanques correspondientes. Utilizando un diseño de batería de flujo básico, aumentar la capacidad de almacenamiento de energía es tan simple como agregar más electrolitos a los tanques. Las celdas electroquímicas se pueden conectar en serie o en paralelo, lo que determina la capacidad de energía general de la configuración de la batería de flujo. Esta separación de capacidad energética y capacidad de potencia es una característica importante de los sistemas de baterías de flujo.

La tecnología de baterías de flujo ofrece sistemas modulares y escalables que se pueden diseñar para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, desde potencias nominales de vatios hasta megavatios, y con duraciones de energía de muchas horas o incluso días.

Existen varios tipos de baterías de flujo que están penetrando en el mercado. En los últimos tiempos han surgido muchas nuevas empresas que ofrecen varios tipos de tecnologías de baterías de flujo. Estas incluyen la batería de flujo redox de varios días de Sinergy Flow, las membranas de flujo redox de Cellfion, las baterías de flujo orgánico de Fluxx XII, las baterías de flujo a base de agua de Quino Energy, las baterías de flujo líquido de Zhonghe Energy Storage, etc.

El año pasado, se puso en funcionamiento en Dalian, en el noreste de China, un sistema de batería de flujo de vanadio de 100 MW/400 MWh, el más grande de su tipo en el mundo. Lausitz Energie Bergbau AG (LEAG) y ESS Tech Inc. también planean instalar una batería de flujo redox de hierro de 50 MW/500 MWh en Alemania como parte de una asociación más amplia para el despliegue de la tecnología de almacenamiento de energía de la compañía estadounidense en el país.

La batería de sales fundidas está diseñada específicamente para capturar energía térmica de paneles solares térmicos. Luego libera esta energía almacenada durante las horas nocturnas cuando el Sol no brilla. Este proceso genera vapor para alimentar un generador de vapor tradicional, asegurando un suministro de energía constante para los consumidores. Los concentradores solares concentran la radiación térmica del Sol y la aplican para calentar directa o indirectamente una sal de alta capacidad y con un punto de fusión adecuado, como el nitrato de potasio, que se funde a 370°C (698°F). Esta sal a alta temperatura se almacena en un recipiente aislado hasta que se necesita su energía.

Las baterías de sales fundidas son particularmente útiles para aplicaciones de almacenamiento en red a gran escala, a pesar de tener una eficiencia energética de ida y vuelta de sólo aproximadamente el 70 por ciento.

Las instalaciones de almacenamiento térmico de sales fundidas están ganando terreno en todo el mundo. Un consorcio danés formado por Hyme Energy y Bornholms Energi & Forsyning está construyendo un proyecto piloto para almacenar electricidad limpia con sales fundidas. Es probable que el sistema comience a proporcionar calor, energía y servicios auxiliares para 2024. Los pilotos de almacenamiento de energía de China también incluyen sales fundidas alimentadas por la red. El año pasado, se puso en servicio en la provincia de Zhejiang una pequeña unidad de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas valorada en 28 millones de dólares. Se alimenta del exceso de electricidad eólica y fotovoltaica. Se firmó un acuerdo de inversión para un proyecto de almacenamiento de sales fundidas por valor de 140 millones de dólares en Jiangsu, la provincia justo al norte de Shanghai.

Bajo suficiente presión, el dióxido de carbono se puede almacenar fácilmente en forma líquida a temperatura ambiente. Este estado condensado ocupa significativamente menos espacio y también presenta una oportunidad para ganar energía durante la transición de fase.

Cargar la batería de dióxido de carbono implica utilizar energía para comprimir el CO2 gaseoso en forma líquida. El calor generado durante la compresión se almacena en un sistema de almacenamiento de energía térmica. Para la extracción de energía, el CO2 líquido se calienta utilizando el calor almacenado y luego se expande a través de una turbina, generando energía. El sistema utiliza una configuración de CO2 sellada, almacenando energía en presión y cambio de fase en lugar de reacciones químicas. Si bien no es exactamente una batería, similar al almacenamiento por bombeo hidroeléctrico, funciona como un sistema de almacenamiento de energía.

El sistema se beneficia de un equipamiento común y sencillo. No hay procesos radicales, sólo compresión de gas y expansión de turbinas. A diferencia de las soluciones de iones de litio, evita costosos materiales raros y cableado de cobre extenso.

Energy Dome, una startup italiana y fabricante de la primera batería de CO2 del mundo, anunció su entrada oficial en el mercado estadounidense. La empresa recibió financiación y apoyo de redes de Elemental Excelerator, con sede en Hawaii y el Área de la Bahía, que invierte en el despliegue de tecnología climática. En abril de este año, Energy Dome recaudó 40 millones de euros (44 millones de dólares) de inversores para financiar su expansión en Estados Unidos, lo que eleva las inversiones totales recaudadas por la empresa a alrededor de 54 millones de euros.

En junio de 2023, Energy Dome, con sede en Italia, anunció el lanzamiento de una planta comercial de tecnología de almacenamiento de energía de larga duración en Cerdeña. Energy Dome está construyendo actualmente su primera central eléctrica a gran escala con una capacidad de 20MW-200MWh, que estará operativa a finales de 2023.

Energy Dome reveló que ya estaba trabajando con varias empresas de servicios públicos, productores de energía independientes y clientes corporativos para una cartera de más de 9 gigavatios hora (GWh) en mercados como EE. UU., Europa, América del Sur, India y Australia.

El almacenamiento de energía por gravedad captura la energía gravitacional en un dispositivo de almacenamiento, como bloques de hormigón apilados. Extrae el excedente de energía de la red y lo convierte en energía potencial a medida que los bloques se elevan, listos para liberarse cuando sea necesario. En esencia, lo que sube inevitablemente vuelve a bajar.

Energy Vault, situada en Suiza, ha diseñado una configuración automatizada avanzada para disponer y desorganizar bloques por gravedad de 35 toneladas utilizando una grúa de seis brazos que alcanza los 70 metros de altura. Como referencia, 1 tonelada equivale aproximadamente a 2200 libras. Esta técnica sostenible no depende de la disponibilidad de tierras ni de la utilización de los embalses. Tras un prototipo de 2020, la empresa ahora se esfuerza por construir Centros de Resiliencia de 200 metros de altura, cada uno de los cuales consta de 20 pisos, denominados Centros de Resiliencia Energy Vault.

Gravitricity es otra empresa en este campo que desarrolla un sistema de almacenamiento de energía basado en la gravedad que implica levantar pesos pesados, hasta 12.000 toneladas, en pozos profundos y liberarlos según sea necesario. En India, ha unido fuerzas con Panitek Power para un proyecto de 12 meses para identificar sitios para un proyecto de demostración. New Energy Let's Go y Gravity Power emplean sus métodos de apilamiento utilizando hidráulica hidráulica. Las estaciones de transferencia de energía por bombeo (PETS) también aprovechan la gravedad del agua para la producción de energía. Con dos cuencas, estas estaciones inicialmente bombean agua desde la cuenca inferior a la superior.

El almacenamiento térmico de hielo, o almacenamiento de energía térmica, funciona de forma similar a una batería para la instalación de aire acondicionado de un edificio. Combina equipos de refrigeración habituales con un tanque de almacenamiento de energía para trasladar los requisitos de refrigeración de un edificio a las horas nocturnas de menor actividad. Durante estos períodos de menor actividad, se produce hielo y se almacena en tanques de almacenamiento de energía. Este hielo almacenado se utiliza posteriormente para enfriar a los ocupantes del edificio al día siguiente.

En un proyecto propuesto, Nostromo pretende implementar su innovador sistema IceBrick en aproximadamente 120 edificios, ofreciendo una capacidad combinada de almacenamiento de energía equivalente a 100/275 MW/MWh. Esta iniciativa supondrá una reducción de los gastos energéticos de los edificios y una reducción anual de 40.000 toneladas de emisiones de carbono. Además, facilitará la incorporación de más fuentes de energía renovables, brindará flexibilidad a la demanda y mejorará la resiliencia de la red eléctrica.

Nostromo completó recientemente la instalación del sistema IceBrick en los hoteles Beverly Hilton y Waldorf Astoria en Beverly Hills. Se espera que esta implementación suministre energía de refrigeración a estos hoteles a menos de la mitad del costo actual y reduzca sus emisiones anuales de carbono de alcance 2 entre 150 y 200 toneladas métricas.