Baterías de aire como fuente de energía

Los esfuerzos por conseguir fuentes de energía limpias y baratas que sustituyan a los combustibles fósiles pasan por la generación, pero sobre todo por el almacenamiento. Cómo aprovechar toda la electricidad que obtenemos de los generadores eólicos, por ejemplo, acumulándola de algún modo. Un proyecto de la Unión europea propone enormes baterías de aire.

Las energías renovables se extraen básicamente de agua o viento en movimiento. Hasta ahora, una forma de acumular energía potencial generada cuando se dan las condiciones naturales hasta ser consumida era mediante depósitos de agua, como por ejemplo las presas, que pueda ser liberada para producir electricidad en sus turbinas, en una central hidroeléctrica. En algunas instalaciones, el agua era posteriormente bombeada hasta el depósito de nuevo, cuando la energía es excedente. Una solución práctica sólo en regiones montañosas, y que además desperdicia parte de la energía producida. El proyecto de investigación RICAS 2020, intenta utilizar el aire como forma de almacenar energía, almacenándolo en cavernas en desuso selladas.

El principio general, que ya ha sido adoptado en algunos lugares alrededor del mundo, es esencialmente una cuestión de usar el excedente de energía eléctrica para comprimir el aire, que luego se almacena en una caverna subterránea.

Cuando es necesario disponer de energía, el aire se libera a través de una turbina de gas que genera electricidad. Las plantas existentes de este tipo se usan a menudo para satisfacer la demanda de pico como complemento de las centrales eléctricas clásicas, proporcionando la cantidad correcta de electricidad necesaria en diferentes momentos durante el día.

La física que regula el almacenamiento de energía en forma de aire comprimido es el resultado de una ley de la naturaleza familiar al de una bomba de bicicleta: el proceso de compresión del aire lo calienta. Las bombas de bicicleta comprimen el aire con el fin de aumentar la presión de los neumáticos, y al hacerlo, hace que la bomba se caliente.

Las dos mayores plantas de aire comprimido del mundo se encuentran en Alemania y Estados Unidos. Son cámaras subterráneas creadas en formaciones salinas. Pero estas plantas pierden una gran proporción de la energía potencial del aire comprimido, porque no incorporan un sistema para almacenar el calor producido durante la etapa de compresión de aire. Los participantes en RICAS 2020 tienen una fórmula para reducir estas pérdidas en futuras cavernas subterráneas de almacenamiento. En el centro de la idea hay una estación extra que han incorporado en su solución:

• En su camino hacia la caverna subterránea, el aire comprimido caliente pasa a través de una caverna separada llena de roca triturada.
• El aire calienta la roca, que retiene una gran proporción del calor.
• El aire frío se almacena en la caverna principal.
• Cuando el aire regresa posteriormente a través de la roca triturada en su camino para ser utilizado para generar electricidad, el flujo de aire es recalentado por las piedras.
• El aire caliente se expande entonces a través de la turbina generadora de electricidad

Credit: Giovanni Perillo, SINTEF. Illustration: Knut Gangåssæter, SINTEF

Más barato que los acumuladores tipo batería
El director de proyecto de SINTEF explica que se estima que esta tecnología podría elevar la eficiencia del sistema hasta un 70-80%. Las cifras correspondientes a la mayoría de los sitios de almacenamiento existentes no son mejores que el 45% al 55% , lo que significa que la energía producida es sólo la mitad de lo que se utilizó inicialmente para comprimir el aire en la caverna.

«El proyecto se basa en la creencia de que esta solución va a ofrecer un mejor almacenamiento de energía que el proporcionado por las baterías, gracias a su mayor vida útil y menor costo por kWh de energía almacenada. También esperamos que pueda ser empleado prácticamente con independencia del tipo de formación geológica disponible «, aseguran.

Los científicos de SINTEF también aportan su experiencia en la tecnología subterránea con cálculos que asegurarán que sus soluciones, incluyendo los materiales sellantes, sean capaces de soportar la presión a la que estarán expuestos.
El proyecto dará lugar a un conjunto de especificaciones técnicas y análisis de costes detallados. La instalación o no de una planta piloto dependerá de los resultados de estos estudios.: «Si resulta que nuestra solución funciona bien, surgirán nuevas y emocionantes posibilidades, no sólo para el almacenamiento de energía en sí, sino también para aplicaciones industriales de aire comprimido», prometen los investigadores.

Fuente: Sintef.