La intermitencia se ha considerado durante mucho tiempo el talón de Aquiles de la generación de energías renovables. Al fin y al cabo, la red eléctrica de Estados Unidos se ha construido principalmente alrededor de las grandes centrales nucleares y de carbón en funcionamiento permanente, independientemente de si la demanda es alta o baja. En cambio, los ingenieros de la red eléctrica no pueden controlar cuándo brillará el sol o soplará el viento, lo que dificulta que la energía solar o eólica pueda suplantar a los combustibles sucios, aunque fiables, que mantienen la red eléctrica en suave zumbido.
U.S. DOE
Una instalación de Nueva York utiliza 400 volantes de inercia para modular la demanda de energía en la red.
Pero esto podría estar cambiando, ya que recientemente se han puesto en marcha o anunciado proyectos a gran escala y tecnológicamente avanzados para almacenar la energía renovable —desde enormes instalaciones con baterías de iones de litio en las montañas de California hasta gigantescas cavernas de aire comprimido bajo el desierto de Utah. Y aunque sigue habiendo numerosos obstáculos —incluyendo mejoras necesarias en fiabilidad y seguridad, cambios reglamentarios y de mercado y, por supuesto, en los costes— se están adoptando medidas políticas en muchos estados que impulsan constantemente la industria.
En un artículo publicado el mes pasado, la empresa de consultoría Navigant Research estimó que en el último año se habían anunciado nuevos proyectos de almacenaje de energía de unos 362,8 megavatios —suficiente para suministrar energía a decenas de miles de viviendas. En otro artículo de la empresa de estudios de mercado IHS, se calculaba que las instalaciones de almacenaje de energía a nivel mundial aumentarían unos 6 gigavatios anuales hacia el 2017, llegando a los 40 gigavatios a finales del 2022. La base de datos de almacenaje de energía mundial del Departamento de Energía de Estados Unidos enumera 104 proyectos en planificación o fase de construcción. En todo el mundo hay otros 158 proyectos de este tipo.
“Está pasando. Hemos superado el punto de inflexión,” afirmó una portavoz de industria.
“Está pasando,” afirma Janice Lin, la presidenta de la Global Energy Storage Alliance, una coalición internacional de todos los grupos del mercado de almacenaje de energía formada recientemente, y añade: “Hemos superado el punto de inflexión.”
Las tecnologías de almacenaje se encuentran en una gran variedad de formas, incluso la más familiar: la central hidroeléctrica con acumulación por bombeo. Aquí, el agua simplemente se bombea hacia el exterior, donde se recoge en un gran depósito y se guarda ahí hasta que sea necesario dejarla descender de nuevo para generar electricidad. Esta tecnología es la forma más antigua de almacenar grandes volúmenes de energía, y actualmente representa la gran mayoría de instalaciones de este tipo en todo el mundo. Puesto que las grandes presas que se necesitan para que las hidroeléctricas por bombeo funcionen cuentan cada vez con menos apoyo, se están desarrollando o perfeccionando un gran número de alternativas.
Baterías de varios diseños, incluyendo las baterías de iones de litio, por ejemplo —fundamentalmente grandes versiones de la tecnología que proporciona la energía a los iPhones y otros gadgets— están ganando terreno rápidamente entre varias compañías eléctricas. Algunas están experimentando con el almacenaje de aire comprimido, que utiliza la electricidad disponible para comprimir el aire en un espacio cerrado, ya sea bajo tierra o en tanques, y deja que se expanda y haga funcionar una turbina cuando es necesario. La antigua tecnología de los volantes de inercia utiliza la energía disponible para hacer funcionar una rueda de baja fricción, lo que almacena la energía como energía cinética. A continuación, las ruedas se ralentizan para liberar la energía de vuelta a la red. Algunas grandes plantas solares pueden centralizar la energía solar en grandes intercambiadores de calor llenados con sales líquidas especiales que pueden retener el calor para su uso posterior en la generación de energía eléctrica.
En su resumen de diciembre del 2013 de tecnologías de almacenaje de energía para la red eléctrica, el Departamento de Energía de los Estados Unidos identificó cuatro retos que impedían su despliegue o adopción general: la garantía de fiabilidad y seguridad; una reglamentación justa y razonable; la aceptación de la industria, y finalmente el coste.
Varios estados, incluidos Washington y Nueva York, han empezado a impulsar grandes planes de almacenaje.
Pero los gobiernos de los estados están trabajando intensamente en el frente político para poner en marcha la industria y resolver muchos de estos problemas. Varios estados y sus compañías eléctricas más importantes —especialmente Nueva York, Hawái y Washington— han empezado a impulsar grandes planes de almacenaje. Y en California, un proyecto de ley del 2013 obliga a las tres grandes compañías eléctricas del estado a incorporar 1,3 gigavatios de energía almacenada a la red hasta el 2020.
Southern California Edison, una de las compañías eléctricas más grandes del estado, inauguró recientemente uno de los sistemas de almacenaje de energía más grandes del país, —una instalación basada en baterías de iones de litio que produce 32 MWh en una área proyectada para generar 4.500 megavatios de energía eólica en pocos años. Otros desarrolladores del estado ya han solicitado conectarse a casi el doble de la cantidad que exige el nuevo decreto californiano sobre el almacenaje de energía, aunque Anissa Dehamna, analista en jefe de la Navigant Research, advirtió de que la lista era más una “lista de deseos” que una proyección real de lo que se construiría.
Aún así, los primeros pasos se están dando por todo el país. El año pasado, la planta de concentración solar de Solana en Arizona empezó a funcionar utilizando un almacenaje en sales fundidas, lo que permitía a la planta seguir proporcionando energía a la red eléctrica durante seis horas después de la puesta de sol. Un portavoz de la empresa matriz de Solana, Abengoa Solar, dijo en un correo electrónico que la compañía tenía otras ocho grandes plantas con un almacenaje similar en construcción o en un estado avanzado de desarrollo en todo el mundo.
Más recientemente, se anunció un gran proyecto que implicaría un nuevo parque eólico de grandes dimensiones en Wyoming, cientos de kilómetros de nuevas líneas de transmisión, y un sistema de almacenaje de aire comprimido por valor de 1,5 mil millones de dólares, con cuatro enormes cavernas subterráneas cerca de Delta, en Utah.
Pacific Northwest National Laboratory
El almacenaje de aire comprimido utiliza la energía para bombear el aire a presión hacia enormes tanques bajo tierra.
“Creo que estamos en un estado intermedio entre probar las tecnologías —lo que ya se ha hecho— y preparar las tecnologías para una comercialización a gran escala”, declara Anissa Dehamna. También afirma que las baterías de iones de litio de las empresas eléctricas actualmente están mejor preparadas para el mercado que otras tecnologías.
Pero David Marcus, el fundador de la empresa de almacenaje General Compression, afirmó que los parques eólicos combinados con el almacenaje, como la tecnología de aire comprimido de su empresa, son una solución rentable. “El viento junto con un almacenaje apropiado debería ser capaz de proporcionar el mismo servicio que una nueva planta de gas de ciclo combinado, y es competitivo cuando los precios del gas son altos”, declara en un correo electrónico.
Según los expertos, el almacenaje de aire comprimido en grandes cavernas como las sugeridas en Utah es probable que siga siendo un nicho de mercado, puesto que requiere una geología subterránea muy específica. Pero empresas como General Compression, SustainX y LightSail Energy están trabajando en sistemas más pequeños y modulares que utilicen una gran variedad de medios de almacenaje, además de afrontar las pérdidas de eficiencia y otros retos. Este tipo de aplicaciones modulares pueden variar en tamaño desde uno a docenas de megavatios.
Mientras tanto, los volantes de inercia son ideales para las necesidades de corta duración, como resolver los breves cortes de electricidad o proporcionar energía mientras las grandes centrales eléctricas aún no funcionen a pleno rendimiento. Anissa Dehamna declara que los costes de la tecnología basada en volantes se han reducido considerablemente en los últimos años, que son extremadamente eficientes y que no tienen los mismos problemas de degradación que las baterías. “En un balance segundo a segundo de la frecuencia de la red eléctrica, los volantes lo hacen excepcionalmente bien”, afirma.
Lo que es seguro es que el desarrollo de la tecnología de almacenaje no se limita solo a Estados Unidos. Los 362,8 megavatios en nuevos proyectos que Navigant destacó están casi equitativamente divididos entre América del Norte, Europa y la región Asia Pacífico.
Lin, de la Global Energy Storage Alliance, puntualizó que mientras que el almacenaje es una buena forma de incorporar las energías renovables en las modernas redes eléctricas, también puede jugar un papel importante en países en vías de desarrollo en los que la gente no tiene acceso a la electricidad y las redes eléctricas son débiles. La India, por ejemplo, con una notoria red eléctrica inestable está empezando a apostar fuerte por el almacenaje en la integración de las energías renovables y los proyectos de electrificación.
“Aún no se han escrito las normas para que los beneficios se puedan monetizar apropiadamente,” dice un analista.
En los Estados Unidos el entorno regulador aún está por detrás de la industria, y las partes interesadas, lideradas por la Energy Storage Association, luchan para mejorar la política federal para incentivar el desarrollo constante de la tecnología de almacenaje y eliminar los impedimentos para integrarla en la red eléctrica.
“Aún no se han escrito las normas para que los beneficios se puedan monetizar apropiadamente,” dice Ravi Manghani, analista en redes eléctricas experto en almacenaje de energía para GTM Research.
Otros expertos advirtieron que integrar toda esta nueva tecnología de almacenaje en la antigua estructura eléctrica sería abrumador. Aunque los costes descienden rápidamente para las baterías, los volantes y el almacenaje de aire comprimido, Anissa Dehamna de Navigant señaló que los costes secundarios no lo hacen al mismo ritmo. El hardware necesario para conectar el almacenaje a la red eléctrica, por ejemplo, así como el software necesario para hacerla funcionar correctamente, aún deben bajar.
Richard Brody, vicepresidente de desarrollo de negocios y ventas de la empresa productora de baterías de flujo, Primus Power, declaró que el reciente aumento de interés en su tecnología también ha atraído a desarrolladores de periféricos. “Observamos un fuerte interés de los socios fabricantes de equipos e integradores… así como de los desarrolladores y consumidores finales en idear nuevos proyectos de almacenaje”, afirmó.
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En el 2012, el relevante estudio sobre el futuro de las energías renovables llevado a cabo por el National Renewable Energy Laboratory expuso lo que considera el verdadero camino a seguir para que en el 2050 los Estados Unidos generen un 80% de energía renovable. La agencia, que forma parte del Departamento de Energía, estima una necesidad de entre 80 y 131 gigavatios nuevos de almacenaje para apoyar toda la energía solar y eólica.
Es imposible saber con certeza si se conseguirá, pero los desarrolladores del almacenaje, como David Marcus de General Compression, son optimistas.
“Igual que en el caso de energía eólica y solar, los costes están bajando y se están construyendo instalaciones, y los legisladores se están planteando compensaciones apropiadas. Todas estas cosas se juntan, no tan rápido como muchos desean, pero vendrán”, concluye.
