Este blog forma parte de una serie de entrevistas sobre nuestro Tecnologías emergentes 2014.
¿Qué entendemos por «almacenamiento de electricidad a escala de red»?
Hablamos de un espectro de opciones tecnológicas para almacenar electricidad. Resulta extraño que estemos en el siglo XXI y todavía no tengamos la capacidad de almacenar electricidad de forma eficaz, teniendo en cuenta lo esencial que es. El funcionamiento de una red eléctrica exige que los generadores inyecten exactamente la misma cantidad de energía eléctrica que se consume en cada momento. La oferta debe igualar siempre a la demanda.
Evidentemente, con el aumento de la oferta procedente de fuentes intermitentes como la eólica, la solar y otras renovables, eso no es posible. Mientras tanto, la energía nuclear suministra sobre todo una gran cantidad de carga base, en lugar de seguir los picos de demanda. El reto consiste en gestionar una red en la que cada vez hay menos energía eléctrica gestionable procedente de los generadores. Así pues, el almacenamiento es una especie de olla de oro que todos buscan.
Ha descrito esto como un conjunto de tecnologías. ¿Qué incluye?
Existen varias formas de almacenar energía: puede almacenarse de forma química, como energía cinética o como energía potencial. La única tecnología de almacenamiento de energía a gran escala que existe actualmente es el almacenamiento por bombeo de agua. En Gales hay una gran instalación en la que el agua se bombea cuesta arriba durante los excedentes de oferta y se deja caer cuesta abajo a través de grandes turbinas para satisfacer picos repentinos. Puede aportar unos dos gigavatios adicionales en 16 segundos, por lo que puede aumentar su potencia muy rápidamente. Pero, evidentemente, cuando el embalse superior se vacía, ya no hay más disponible, y este tipo de instalaciones son caras de construir porque requieren una topografía montañosa y mucha agua. Si se depende de fuentes de energía renovables para una gran parte de la energía, el almacenamiento del excedente se convierte en un reto más acuciante.
¿Serían las enormes baterías que podemos cargar y usar en una fecha posterior una solución?
Las baterías son una de las favoritas porque, evidentemente, son la forma en que la electricidad se ha almacenado convencionalmente a pequeña escala. Sin embargo, con las baterías el problema es el volumen. Hace falta una batería gigantesca para almacenar energía suficiente y suministrar megavatios o incluso gigavatios-hora. Una de las opciones son las llamadas baterías de flujo, en las que la energía se almacena en la química del líquido, que puede guardarse en grandes depósitos y hacerse pasar por la batería solo cuando sea necesario. No hace falta una batería enorme para almacenar la energía; basta con poder almacenar el líquido que circula por ella.
Otra opción es el aire comprimido. Se trata de almacenar energía potencial que después se convierte en energía cinética dentro de la turbina cuando se libera. ConocoPhillips, en Estados Unidos, está probando una planta en la que el aire se bombea a cavernas subterráneas de sal, que es como se almacena gas natural en grandes cantidades en muchos países. El aire se presuriza a 100 bares y, cuando se libera, vuelve a pasar por una turbina y la hace girar para generar electricidad.
Los volantes de inercia son una tercera opción. Se hacen girar con electricidad cuando hay un exceso de oferta y, al girar, generan energía. Los volantes se van frenando durante largos periodos. En realidad, eso es almacenar energía como energía cinética. Otra opción es lo que se denomina almacenamiento isentrópico de calor mediante bombas de calor reversibles. Hay una pequeña empresa en Cambridge, Reino Unido, llamada Isentropic, que tiene dos edificios llenos de grava: en uno, grava muy caliente, y en el otro, grava muy fría. La diferencia de temperatura entre ambos se utiliza para generar electricidad.
Puede usarse el excedente de electricidad para electrolizar agua. Se puede separar el agua en hidrógeno y oxígeno y, después, usar el hidrógeno para crear metano, que puede inyectarse en la red de gas. Evidentemente, el almacenamiento de gas ya es una tecnología muy utilizada. El gas se almacena durante días y semanas, y después puede quemarse para generar electricidad o introducirse en la red de gas existente. Así pues, esa sería una forma de almacenar energía de manera química.
¿A qué obstáculos se enfrentan estas tecnologías?
El gran reto es el coste, que va unido a la escalabilidad. Si es demasiado costoso, no se puede escalar. Otro componente del problema de los costes es la eficiencia de ida y vuelta. Si se desperdicia el 60 % de la energía al pasar por el proceso, eso supone un gran despilfarro de energía.
¿Están todas las tecnologías competidoras más o menos en la misma fase de desarrollo?
No veo un líder claro. Algunas están en fase de prueba y otras son prototipos. Algunas, como la batería de flujo, siguen en fase de laboratorio. Por supuesto, la única que lleva décadas funcionando es el almacenamiento por bombeo de agua. En Alemania, donde este es un problema urgente porque el país prevé funcionar con grandes cantidades de energía renovable intermitente en los próximos diez años más o menos, una de las tecnologías punteras es la metanización. Este proceso consiste en usar el excedente de electricidad para generar hidrógeno y después metano, que se almacena o se introduce en la red de gas. No creo que vaya a surgir ninguna tecnología que se adelante de forma particular, pero esperaríamos que a finales de año surja una líder.
¿Se trata solo de resolver el problema de la eficiencia de las fuentes de energía renovables?
Se trata del cambio general para dejar atrás los combustibles fósiles. Los combustibles fósiles representan energía gestionable y, en cierto sentido, son muy cómodos. Se pueden almacenar grandes cantidades de carbón o gas y quemarlos exactamente cuando se necesita generar electricidad. Lo que estamos debatiendo ahora son fuentes intermitentes de energía renovable, que están disponibles cuando las condiciones meteorológicas son adecuadas, o la energía nuclear, que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana. No puede aumentarse para cubrir un pico ni apagarse para responder a la caída de la demanda. Así pues, si se pueden recortar los picos y rellenar los valles con energía nuclear, se necesita almacenamiento para poder desplazar en el tiempo la cantidad de electricidad disponible para la red.
¿En qué momento es probable que estas tecnologías empiecen a marcar una diferencia en los problemas de suministro energético?
En la segunda mitad de esta década, estas tecnologías tendrán que estar en funcionamiento y a una escala cada vez mayor para que el abandono de los combustibles fósiles funcione. Alemania, que está cerrando sus centrales nucleares y busca operar con más renovables, está quemando más carbón para mantener la estabilidad de la red. Si los países que intentan pasar de los combustibles fósiles a las renovables no quieren fracasar, estas tecnologías tendrán que estar en funcionamiento a gran escala a medida que aumente la penetración de las renovables.
Autor: Mark Lynas es investigador visitante en la School of Geography and the Environment de la Universidad de Oxford, antiguo asesor en cambio climático del presidente de Maldivas y conferenciante frecuente sobre ciencia y política climática. Información de Shane Richmond.
Imagen: La instalación artística «CLOUD», formada por 5000 bombillas nuevas y recicladas, se ve en Singapur el 5 de marzo de 2014. REUTERS/Edgar Su
