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Almacenamiento de energía

La presa de Llyn Stwlan, perteneciente al sistema hidroeléctrico de bombeo de Ffestiniog, en Gales. La central hidroeléctrica inferior cuenta con cuatro turbinas hidráulicas cap...

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La presa de Llyn Stwlan, perteneciente al sistema hidroeléctrico de bombeo de Ffestiniog, en Gales. La central hidroeléctrica inferior cuenta con cuatro turbinas hidráulicas capaces de generar un total de 360 ​​MW de electricidad durante varias horas, un ejemplo de almacenamiento y conversión artificial de energía.

El almacenamiento de energía consiste en capturar la energía producida en un momento dado para usarla posteriormente [ 1 ] y así reducir los desequilibrios entre la demanda y la producción de energía. Un dispositivo que almacena energía se denomina generalmente acumulador o batería . La energía se presenta en múltiples formas, incluyendo radiación, energía química , potencial gravitatorio , potencial eléctrico , electricidad, temperatura elevada, calor latente , potencial y energía cinética . El almacenamiento de energía implica convertir la energía de formas difíciles de almacenar a formas más convenientes o económicamente almacenables.

Algunas tecnologías proporcionan almacenamiento de energía a corto plazo, mientras que otras pueden durar mucho más. El almacenamiento de energía a gran escala está dominado actualmente por las centrales hidroeléctricas, tanto convencionales como de bombeo. El almacenamiento de energía en la red es un conjunto de métodos utilizados para almacenar energía a gran escala dentro de una red eléctrica.

Ejemplos comunes de almacenamiento de energía son la batería recargable , que almacena energía química fácilmente convertible en electricidad para hacer funcionar un teléfono móvil; la represa hidroeléctrica , que almacena energía en un embalse como energía potencial gravitatoria ; y los tanques de almacenamiento de hielo , que almacenan hielo congelado por energía más barata durante la noche para satisfacer la demanda máxima de refrigeración durante el día. Los combustibles fósiles, como el carbón y la gasolina, almacenan energía antigua derivada de la luz solar por organismos que posteriormente murieron, fueron enterrados y con el tiempo se convirtieron en estos combustibles. Los alimentos (que se producen mediante el mismo proceso que los combustibles fósiles) son una forma de energía almacenada en forma química .

Historia

En la red eléctrica del siglo XX, la energía eléctrica se generaba principalmente mediante la quema de combustibles fósiles. Cuando se requería menos energía, se quemaba menos combustible. [ 2 ] La energía hidroeléctrica , un método de almacenamiento de energía mecánica, es el más utilizado y se ha empleado durante siglos. Las grandes represas hidroeléctricas han servido como sitios de almacenamiento de energía durante más de cien años. [ 3 ] La preocupación por la contaminación del aire, las importaciones de energía y el calentamiento global ha impulsado el crecimiento de energías renovables como la solar y la eólica. [ 2 ] La energía eólica no está controlada y puede generarse en momentos en que no se necesita energía adicional. La energía solar varía con la nubosidad y, en el mejor de los casos, solo está disponible durante las horas de luz, mientras que la demanda suele alcanzar su punto máximo después del atardecer ( véase la curva del pato ). El interés en almacenar energía de estas fuentes intermitentes crece a medida que la industria de las energías renovables comienza a generar una fracción mayor del consumo energético total. [ 4 ] En 2023, BloombergNEF pronosticó que el total de despliegues de almacenamiento de energía crecería a una tasa de crecimiento anual compuesta del 27 por ciento hasta 2030. [ 5 ]

El uso de electricidad fuera de la red era un nicho de mercado en el siglo XX, pero en el siglo XXI se ha expandido. Los dispositivos portátiles se utilizan en todo el mundo. Los paneles solares son ahora comunes en las zonas rurales a nivel mundial. El acceso a la electricidad es ahora una cuestión de viabilidad económica y financiera, y no solo de aspectos técnicos. Los vehículos eléctricos están reemplazando gradualmente a los vehículos con motor de combustión. Sin embargo, la propulsión del transporte de larga distancia sin quemar combustible aún está en desarrollo.

Métodos

Comparación de diversas tecnologías de almacenamiento de energía

Describir

La siguiente lista incluye diversos tipos de almacenamiento de energía:

Mecánico

La energía solar u otras fuentes renovables se convierte en energía potencial para su almacenamiento en dispositivos como baterías eléctricas. Esta energía potencial almacenada se transforma posteriormente en electricidad que se inyecta a la red eléctrica, incluso cuando la fuente de energía original no está disponible. En los sistemas hidroeléctricos de bombeo, la energía de la fuente se utiliza para elevar el agua contra la fuerza de la gravedad, otorgándole energía potencial que posteriormente se convierte en electricidad suministrada a la red eléctrica.

La energía se puede almacenar en agua bombeada a mayor altura mediante sistemas de almacenamiento por bombeo o trasladando materia sólida a lugares elevados ( baterías de gravedad ). Otros métodos mecánicos comerciales incluyen la compresión de aire y volantes de inercia que convierten la energía eléctrica en energía interna o cinética, y viceversa, cuando la demanda eléctrica alcanza su punto máximo.

energía hidroeléctrica

Las centrales hidroeléctricas con embalses pueden funcionar para suministrar electricidad en momentos de máxima demanda. El agua se almacena en el embalse durante los periodos de baja demanda y se libera cuando la demanda es alta. El efecto neto es similar al del almacenamiento por bombeo, pero sin las pérdidas por bombeo.

Si bien una represa hidroeléctrica no almacena directamente la energía de otras unidades generadoras, su comportamiento es equivalente al reducir la producción en periodos de exceso de electricidad proveniente de otras fuentes. En este modo, las represas constituyen una de las formas más eficientes de almacenamiento de energía, ya que solo cambia el momento de su generación. Las turbinas hidroeléctricas tienen un tiempo de arranque del orden de unos pocos minutos. [ 6 ]

Hidroeléctrica de bombeo

El complejo generador Sir Adam Beck en las cataratas del Niágara, Canadá , que incluye un gran embalse hidroeléctrico de bombeo para proporcionar 174 MW adicionales de electricidad durante los períodos de máxima demanda.

A nivel mundial, la hidroelectricidad de bombeo (PSH) es la forma de almacenamiento de energía en red activa de mayor capacidad disponible y, a marzo de 2012, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) informó que la PSH representa más del 99 % de la capacidad de almacenamiento a granel a nivel mundial, lo que representa alrededor de 127 000 MW . [ 7 ] La eficiencia energética de la PSH varía en la práctica entre el 70 % y el 80 %, [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] con afirmaciones de hasta el 87 %. [ 11 ]

En momentos de baja demanda eléctrica, la capacidad de generación excedente se utiliza para bombear agua desde una fuente inferior a un embalse superior. Cuando la demanda aumenta, el agua se libera de nuevo al embalse inferior (o curso de agua o masa de agua) a través de una turbina , generando electricidad. Los conjuntos reversibles de turbina-generador funcionan como bomba y turbina (generalmente con un diseño de turbina Francis ). Casi todas las instalaciones aprovechan la diferencia de altura entre dos masas de agua. Las centrales de bombeo puro trasladan el agua entre embalses, mientras que el método de "retorno" combina el bombeo con centrales hidroeléctricas convencionales que utilizan el caudal natural de los arroyos.

Aire comprimido

Una locomotora de aire comprimido utilizada dentro de una mina entre 1928 y 1961.

El almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) utiliza el excedente de energía para comprimir el aire y generar electricidad posteriormente. [ 12 ] Los sistemas a pequeña escala se han utilizado durante mucho tiempo en aplicaciones como la propulsión de locomotoras mineras. El aire comprimido se almacena en un depósito subterráneo , como un domo de sal .

Las plantas de almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) pueden salvar la brecha entre la volatilidad de la producción y la demanda. El almacenamiento CAES satisface las necesidades energéticas de los consumidores al proporcionar energía disponible de forma eficaz para cubrir la demanda. Las fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar, varían. Por lo tanto, en momentos en que proporcionan poca energía, deben complementarse con otras formas de energía para satisfacer la demanda. Las plantas de almacenamiento de energía de aire comprimido pueden aprovechar el excedente de energía de las fuentes renovables durante los períodos de sobreproducción. Esta energía almacenada puede utilizarse posteriormente cuando aumente la demanda de electricidad o disminuya la disponibilidad de recursos energéticos. [ 13 ]

La compresión del aire genera calor; el aire se calienta después de la compresión. La expansión requiere calor. Si no se añade calor adicional, el aire se enfriará considerablemente después de la expansión. Si el calor generado durante la compresión se puede almacenar y utilizar durante la expansión, la eficiencia mejora notablemente. [ 14 ] Un sistema CAES puede gestionar el calor de tres maneras. El almacenamiento de aire puede ser adiabático , diabático o isotérmico . Otro enfoque utiliza aire comprimido para alimentar vehículos. [ 15 ] [ 16 ]

Volante

Los componentes principales de un volante de inercia típico
Un volante de inercia del sistema de recuperación de energía cinética Flybrid . Diseñado para su uso en coches de carreras de Fórmula 1 , se emplea para recuperar y reutilizar la energía cinética capturada durante el frenado.

El almacenamiento de energía mediante volante de inercia (FES, por sus siglas en inglés) funciona acelerando un rotor (un volante de inercia ) a una velocidad muy alta, almacenando energía en forma de energía rotacional . Cuando se añade energía, la velocidad de rotación del volante aumenta, y cuando se extrae energía, la velocidad disminuye, debido a la conservación de la energía .

La mayoría de los sistemas FES utilizan electricidad para acelerar y desacelerar el volante, pero se están considerando dispositivos que utilizan directamente energía mecánica. [ 17 ]

Los sistemas FES tienen rotores hechos de compuestos de fibra de carbono de alta resistencia , suspendidos por cojinetes magnéticos y girando a velocidades de 20 000 a más de 50 000  revoluciones por minuto (rpm) en una cámara de vacío. [ 18 ] Estos volantes pueden alcanzar la velocidad máxima ("carga") en cuestión de minutos. El sistema de volante está conectado a un motor / generador eléctrico  combinado .

Los sistemas FES tienen una vida útil relativamente larga (duran décadas con poco o ningún mantenimiento; [ 18 ] las vidas útiles de ciclo completo citadas para volantes de inercia van desde más de 10 5 , hasta 10 7 , ciclos de uso), [ 19 ] alta energía específica (100–130  W·h/kg, o 360–500 kJ/kg) [ 19 ] [ 20 ] y densidad de potencia .

Masa sólida gravitacional

Modificar la altitud de masas sólidas permite almacenar o liberar energía mediante un sistema de elevación accionado por un motor/generador eléctrico. Los estudios sugieren que la energía puede comenzar a liberarse con tan solo un segundo de aviso, lo que convierte a este método en una fuente de energía complementaria útil para la red eléctrica, con el fin de equilibrar los picos de carga. [ 21 ]

Las eficiencias pueden llegar a ser tan altas como el 85% de recuperación de la energía almacenada. [ 22 ]

Esto se puede lograr colocando las masas dentro de antiguos pozos mineros verticales o en torres construidas especialmente donde los pesos pesados ​​se elevan mediante cabrestantes para almacenar energía y se permite un descenso controlado para liberarla. En 2020 se está construyendo un prototipo de almacén vertical en Edimburgo, Escocia [ 23 ].

El almacenamiento de energía potencial o almacenamiento de energía gravitacional se encontraba en desarrollo activo en 2013 en asociación con el Operador del Sistema Independiente de California . [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Examinó el movimiento de vagones tolva llenos de tierra impulsados ​​por locomotoras eléctricas desde elevaciones más bajas a más altas. [ 27 ]

Otros métodos propuestos incluyen:

  • utilizando rieles, [ 27 ] [ 28 ] grúas, [ 22 ] o ascensores [ 29 ] para mover pesos hacia arriba y hacia abajo
  • utilizando plataformas de globos de gran altitud alimentadas por energía solar que soportan cabrestantes para elevar y bajar masas sólidas suspendidas debajo de ellas [ 30 ].
  • utilizando cabrestantes soportados por una barcaza oceánica para aprovechar una diferencia de elevación de 4  km (13 000  pies) entre la superficie del mar y el lecho marino [ 31 ]
Torre de acumulación de calefacción urbana de Theiss, cerca de Krems an der Donau, en Baja Austria , con una capacidad térmica de 2 GWh.

Térmico

El almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés) consiste en el almacenamiento o la eliminación temporal del calor.

Calor sensible térmico

El almacenamiento de calor sensible aprovecha el calor sensible de un material para almacenar energía. [ 32 ]

El almacenamiento estacional de energía térmica (STES) permite utilizar el calor o el frío meses después de haber sido recolectado de energía residual o fuentes naturales. El material puede almacenarse en acuíferos confinados, grupos de pozos en sustratos geológicos como arena o roca cristalina, en fosas revestidas llenas de grava y agua, o minas llenas de agua. [ 33 ] Los proyectos de almacenamiento estacional de energía térmica (STES) suelen tener un retorno de la inversión de cuatro a seis años. [ 34 ] Un ejemplo es Drake Landing Solar Community en Canadá, para la cual el 97% del calor durante todo el año es proporcionado por colectores solares térmicos en techos de garajes, habilitado por un almacenamiento de energía térmica en pozos (BTES). [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] En Braedstrup, Dinamarca, el sistema de calefacción urbana solar de la comunidad también utiliza STES, a una temperatura de 65 °C (149 °F) . Una bomba de calor , que funciona solo cuando hay excedente de energía eólica disponible. Se utiliza para elevar la temperatura a 80 °C (176 °F) para su distribución. Cuando no se dispone de energía eólica, se utiliza una caldera de gas. El veinte por ciento del calor de Braedstrup proviene de energía solar. [ 38 ]    

calor latente térmico (LHTES)

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica por calor latente funcionan transfiriendo calor hacia o desde un material para cambiar su fase. Un cambio de fase es la fusión, solidificación, vaporización o licuefacción. Dicho material se denomina material de cambio de fase (PCM). Los materiales utilizados en los LHTES suelen tener un alto calor latente, de modo que a su temperatura específica, el cambio de fase absorbe una gran cantidad de energía, mucho más que el calor sensible. [ 39 ]

Un acumulador de vapor es un tipo de sistema de almacenamiento de energía térmica latente (LHTES) donde el cambio de fase se produce entre líquido y gas, y utiliza el calor latente de vaporización del agua. Los sistemas de aire acondicionado con almacenamiento de hielo utilizan electricidad en horas valle para almacenar frío congelando agua. El frío almacenado en el hielo se libera durante el proceso de fusión y puede utilizarse para la refrigeración en las horas punta.

Almacenamiento criogénico de energía térmica

El aire se puede licuar mediante enfriamiento con electricidad y almacenarse como criógeno con las tecnologías existentes. El aire líquido se puede expandir a través de una turbina y la energía se recupera como electricidad. El sistema se demostró en una planta piloto en el Reino Unido en 2012. [ 40 ] En 2019, Highview anunció planes para construir una planta de 50 MW en el norte de Inglaterra y el norte de Vermont, con una capacidad de almacenamiento de energía de entre cinco y ocho horas, para una  capacidad de almacenamiento de 250 a 400 MWh. [ 41 ]

batería de Carnot

La energía eléctrica se puede almacenar térmicamente mediante calefacción resistiva o bombas de calor, y el calor almacenado se puede convertir de nuevo en electricidad mediante el ciclo Rankine o el ciclo Brayton . [ 42 ] Esta tecnología se ha estudiado para adaptar las centrales eléctricas de carbón a sistemas de generación libres de combustibles fósiles. [ 43 ] Las calderas de carbón se sustituyen por sistemas de almacenamiento de calor de alta temperatura cargados con el exceso de electricidad procedente de fuentes de energía renovables. En 2020, el Centro Aeroespacial Alemán comenzó la construcción del primer sistema de baterías Carnot a gran escala del mundo, con  una capacidad de almacenamiento de 1000 MWh. [ 44 ]

Electroquímica

Batería recargable

Un banco de baterías recargables utilizado como fuente de alimentación ininterrumpida en un centro de datos [ 45 ] [ 46 ]

Una batería recargable consta de una o más celdas electroquímicas . Se la conoce como «celda secundaria» porque sus reacciones electroquímicas son eléctricamente reversibles. Las baterías recargables vienen en una gran variedad de formas y tamaños, desde pilas de botón hasta sistemas de alimentación de megavatios.

Las baterías recargables tienen un menor costo total de uso y un menor impacto ambiental que las baterías no recargables (desechables). Algunos tipos de baterías recargables están disponibles en los mismos formatos que las desechables. Si bien las baterías recargables tienen un costo inicial más elevado, se pueden recargar a un precio muy bajo y usar muchas veces.

Entre las químicas más comunes de las baterías recargables se incluyen:

batería de flujo

Una batería de flujo funciona haciendo pasar una solución a través de una membrana donde se intercambian iones para cargar o descargar la celda. El voltaje de la celda se determina químicamente mediante la ecuación de Nernst y, en aplicaciones prácticas, oscila entre 1,0 V y 2,2 V. La capacidad de almacenamiento depende del volumen de la solución. Técnicamente, una batería de flujo es similar tanto a una pila de combustible como a una celda acumuladora electroquímica . Sus aplicaciones comerciales se centran en el almacenamiento de energía durante largos periodos de semiciclo, como por ejemplo, como fuente de alimentación de respaldo para la red eléctrica.

Supercondensador

Uno de los autobuses eléctricos de la flota , alimentados por supercondensadores, en una estación de carga rápida, en servicio durante la Expo 2010 de Shanghái, China . Se pueden ver los rieles de carga suspendidos sobre el autobús.

Los supercondensadores , también llamados condensadores de doble capa eléctrica (EDLC) o ultracondensadores, son una familia de condensadores electroquímicos [ 50 ] que no poseen dieléctricos sólidos convencionales . La capacitancia está determinada por dos principios de almacenamiento: la capacitancia de doble capa y la pseudocapacitancia . [ 51 ] [ 52 ]

Los supercondensadores cierran la brecha entre los condensadores convencionales y las baterías recargables . Almacenan la mayor cantidad de energía por unidad de volumen o masa ( densidad de energía ) entre los condensadores. Admiten hasta 10 000 faradios /1,2 voltios, [ 53 ] hasta 10 000 veces más que los condensadores electrolíticos , pero entregan o aceptan menos de la mitad de la potencia por unidad de tiempo ( densidad de potencia ). [ 50 ]

Si bien los supercondensadores tienen una energía específica y una densidad energética que ronda el 10 % de las baterías, su densidad de potencia suele ser entre 10 y 100 veces mayor. Esto se traduce en ciclos de carga/descarga mucho más cortos. Además, toleran muchos más ciclos de carga y descarga que las baterías.

Los supercondensadores tienen muchas aplicaciones, entre ellas:

  • Corriente de alimentación baja para respaldo de memoria en memoria de acceso aleatorio estática (SRAM).
  • Suministro de energía para automóviles, autobuses, trenes, grúas y ascensores, incluyendo recuperación de energía del frenado, almacenamiento de energía a corto plazo y suministro de energía en modo ráfaga.

Químico

Power-to-gas

La nueva tecnología ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y los costos operativos en dos centrales eléctricas de respaldo ya existentes en Norwalk y Rancho Cucamonga . El sistema de almacenamiento de baterías de 10 megavatios, combinado con la turbina de gas, permite que la central responda con mayor rapidez a las necesidades energéticas cambiantes, lo que aumenta la fiabilidad de la red eléctrica.

La conversión de energía eléctrica en gas consiste en transformar electricidad en un combustible gaseoso como el hidrógeno o el metano . Los tres métodos comerciales utilizan electricidad para reducir el agua a hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis .

En el primer método, el hidrógeno se inyecta en la red de gas natural o se utiliza para el transporte. El segundo método consiste en combinar el hidrógeno con dióxido de carbono para producir metano mediante una reacción de metanación , como la reacción de Sabatier o la metanación biológica, lo que resulta en una pérdida adicional de conversión de energía del 8 %. El metano puede luego inyectarse en la red de gas natural. El tercer método utiliza el gas de salida de un generador de gas de madera o una planta de biogás , después de que el mejorador de biogás lo mezcla con el hidrógeno del electrolizador, para mejorar la calidad del biogás.

Hidrógeno

El elemento hidrógeno puede ser una forma de energía almacenada. El hidrógeno puede producir electricidad mediante una pila de combustible de hidrógeno .

Con penetraciones inferiores al 20 % de la demanda de la red, las energías renovables no alteran significativamente la economía; pero más allá del 20 % de la demanda total, [ 54 ] el almacenamiento externo se vuelve importante. Si estas fuentes se utilizan para producir hidrógeno iónico, pueden expandirse libremente. Un programa piloto comunitario de 5 años que utiliza turbinas eólicas y generadores de hidrógeno comenzó en 2007 en la remota comunidad de Ramea, Terranova y Labrador . [ 55 ] Un proyecto similar comenzó en 2004 en Utsira , una pequeña isla noruega.

Las pérdidas de energía involucradas en el ciclo de almacenamiento de hidrógeno provienen de la electrólisis del agua, la licuefacción o compresión del hidrógeno y la conversión en electricidad. [ 56 ]

El hidrógeno también puede producirse a partir de aluminio y agua eliminando la capa protectora de óxido de aluminio presente de forma natural y mezclándola con agua. Este método es beneficioso porque se pueden utilizar latas de aluminio recicladas para generar hidrógeno; sin embargo, los sistemas para aprovechar esta opción no se han desarrollado comercialmente y son mucho más complejos que los sistemas de electrólisis. [ 57 ] Los métodos comunes para eliminar la capa de óxido incluyen catalizadores cáusticos como el hidróxido de sodio y aleaciones con galio , mercurio y otros metales. [ 58 ]

El almacenamiento subterráneo de hidrógeno es la práctica de almacenar hidrógeno en cavernas , domos de sal y campos de petróleo y gas agotados. [ 59 ] [ 60 ] Imperial Chemical Industries ha almacenado grandes cantidades de hidrógeno gaseoso en cavernas durante muchos años sin ninguna dificultad. [ 61 ] El proyecto europeo Hyunder indicó en 2013 que el almacenamiento de energía eólica y solar mediante hidrógeno subterráneo requeriría 85 cavernas. [ 62 ]

Powerpaste es un gel fluido a base de magnesio e hidrógeno que libera hidrógeno al reaccionar con agua . Fue inventado , patentado y está siendo desarrollado por el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados (IFAM) de la Fraunhofer-Gesellschaft . Powerpaste se fabrica combinando polvo de magnesio con hidrógeno para formar hidruro de magnesio en un proceso llevado a cabo a 350  °C y de cinco a seis veces la presión atmosférica . Posteriormente, se añaden un éster y una sal metálica para obtener el producto final. Fraunhofer afirma que está construyendo una planta de producción que comenzará a operar en 2021 y que producirá 4 toneladas de Powerpaste anualmente. [ 63 ] Fraunhofer ha patentado su invención en Estados Unidos y la UE . [ 64 ] Fraunhofer afirma que Powerpaste es capaz de almacenar energía de hidrógeno con una densidad energética 10 veces mayor que la de una batería de litio de dimensiones similares y que es seguro y práctico para aplicaciones automotrices. [ 63 ]

Metano

El metano es el hidrocarburo más simple, con la fórmula molecular CH₄ . El metano se almacena y transporta con mayor facilidad que el hidrógeno. La infraestructura de almacenamiento y combustión (gasoductos, gasómetros , centrales eléctricas) está consolidada.

El gas natural sintético ( syngas o SNG) se puede crear mediante un proceso de varias etapas, que comienza con hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno reacciona con dióxido de carbono en un proceso Sabatier , produciendo metano y agua. El metano se puede almacenar y utilizar posteriormente para generar electricidad. El agua resultante se recicla, reduciendo así la necesidad de agua. En la etapa de electrólisis, el oxígeno se almacena para la combustión del metano en un entorno de oxígeno puro en una central eléctrica adyacente, eliminando los óxidos de nitrógeno .

La combustión del metano produce dióxido de carbono (CO₂ ) y agua. El dióxido de carbono se puede reciclar para potenciar el proceso Sabatier y el agua se puede reciclar para su posterior electrólisis. La producción, el almacenamiento y la combustión del metano permiten reciclar los productos de la reacción.

El CO2 tiene valor económico como componente de un vector de almacenamiento de energía, no como un coste, a diferencia de la captura y almacenamiento de carbono .

Conversión de energía a líquido

La conversión de energía eléctrica a líquidos es similar a la conversión de energía eléctrica a gases, con la diferencia de que el hidrógeno se transforma en líquidos como el metanol o el amoníaco . Estos son más fáciles de manipular que los gases y requieren menos precauciones de seguridad que el hidrógeno. Se pueden utilizar para el transporte , incluyendo aeronaves , pero también para fines industriales o en el sector energético. [ 65 ]

Biocombustibles

Diversos biocombustibles como el biodiésel , el aceite vegetal , los combustibles de alcohol o la biomasa pueden reemplazar a los combustibles fósiles . Diversos procesos químicos pueden convertir el carbono y el hidrógeno del carbón, el gas natural, la biomasa vegetal y animal y los residuos orgánicos en hidrocarburos cortos adecuados como sustitutos de los combustibles de hidrocarburos existentes. Ejemplos de ello son el diésel Fischer-Tropsch , el metanol , el dimetil éter y el gas de síntesis . Esta fuente de diésel se utilizó ampliamente en la Segunda Guerra Mundial en Alemania, que se enfrentó a un acceso limitado a los suministros de petróleo crudo. Sudáfrica produce la mayor parte del diésel del país a partir del carbón por razones similares. [ 66 ] Un precio del petróleo a largo plazo superior a 35 USD/barril podría hacer que estos combustibles líquidos sintéticos a gran escala resulten económicos.

Poder a sólido

De forma similar a los conceptos de conversión de energía en líquidos y gases, la energía puede almacenarse en materiales sólidos, por ejemplo, en metales [ 67 ] [ 68 ] como el hierro y el aluminio , y en materiales no metálicos como el azufre . [ 69 ] La energía en forma de electricidad o calor solar se almacena químicamente y puede liberarse bajo demanda. Históricamente, los portadores de energía sólidos se han utilizado durante mucho tiempo en fuegos artificiales y cohetes .

Aluminio

El aluminio ha sido propuesto como almacén de energía por varios investigadores. Su equivalente electroquímico (8,04 Ah/cm³) es casi cuatro veces mayor que el del litio (2,06 Ah/cm³). [ 70 ] Se puede extraer energía del aluminio haciéndolo reaccionar con agua para generar hidrógeno . [ 71 ] Sin embargo, primero debe eliminarse su capa de óxido natural , un proceso que requiere pulverización, [ 72 ] reacciones químicas con sustancias cáusticas o aleaciones. [ 58 ] El subproducto de la reacción para crear hidrógeno es óxido de aluminio , que puede reciclarse en aluminio con el proceso Hall-Héroult , lo que hace que la reacción sea teóricamente renovable. [ 58 ] Si el proceso Hall-Héroult se lleva a cabo utilizando energía solar o eólica, el aluminio podría utilizarse para almacenar la energía producida con mayor eficiencia que la electrólisis solar directa. [ 73 ]

Boro, silicio y zinc

El boro , [ 74 ] el silicio , [ 75 ] y el zinc [ 76 ] se han propuesto como soluciones de almacenamiento de energía.

Otros productos químicos

El compuesto orgánico norbornadieno  se convierte en cuadriciclano al exponerse a la luz, almacenando energía solar como energía de enlaces químicos. En Suecia se ha desarrollado un sistema funcional como sistema solar térmico molecular. [ 77 ]

Métodos eléctricos

Condensador

Este condensador de película de mylar, relleno de aceite, tiene una inductancia y una resistencia muy bajas, para proporcionar las descargas de alta potencia (70 megavatios) y de muy alta velocidad (1,2 microsegundos) necesarias para el funcionamiento de un láser de colorante .

Un capacitor (originalmente conocido como «condensador») es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que se utiliza para almacenar energía electrostáticamente . Los capacitores prácticos varían ampliamente, pero todos contienen al menos dos conductores eléctricos (placas) separados por un dieléctrico (es decir, un aislante ). Un capacitor puede almacenar energía eléctrica cuando se desconecta de su circuito de carga, por lo que puede usarse como una batería temporal o como otros tipos de sistemas de almacenamiento de energía recargables . [ 78 ] Los capacitores se utilizan comúnmente en dispositivos electrónicos para mantener el suministro de energía mientras se cambian las baterías. (Esto evita la pérdida de información en dispositivos con memoria volátil ). Los capacitores convencionales proporcionan menos de 360 ​​julios por kilogramo, mientras que una batería alcalina convencional tiene una densidad de 590 kJ/kg.

Los condensadores almacenan energía en un campo electrostático entre sus placas. Dada una diferencia de potencial entre los conductores (por ejemplo, cuando un condensador se conecta a una batería), se desarrolla un campo eléctrico a través del dieléctrico, lo que provoca que se acumule carga positiva (+Q) en una placa y carga negativa (-Q) en la otra. Si una batería se conecta a un condensador durante un tiempo suficiente, no puede circular corriente a través de él. Sin embargo, si se aplica una tensión alterna o acelerada entre los terminales del condensador, puede circular una corriente de desplazamiento . Además de en las placas del condensador, la carga también puede almacenarse en una capa dieléctrica. [ 79 ]

La capacitancia es mayor cuanto menor sea la separación entre conductores y cuando los conductores tienen una mayor área superficial. En la práctica, el dieléctrico entre las placas emite una pequeña cantidad de corriente de fuga y tiene un límite de intensidad de campo eléctrico, conocido como tensión de ruptura . Sin embargo, el efecto de recuperación de un dieléctrico después de una ruptura de alto voltaje es prometedor para una nueva generación de capacitores autorreparables. [ 80 ] [ 81 ] Los conductores y terminales introducen inductancia y resistencia no deseadas .

La investigación está evaluando los efectos cuánticos de los capacitores a nanoescala [ 82 ] para baterías cuánticas digitales. [ 83 ] [ 84 ]

Materiales magnéticos superconductores

Los sistemas de almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES) almacenan energía en un campo magnético creado por el flujo de corriente continua en una bobina superconductora que se ha enfriado a una temperatura inferior a su temperatura crítica de superconductividad . Un sistema SMES típico incluye una bobina superconductora , un sistema de acondicionamiento de potencia y un refrigerador. Una vez cargada la bobina superconductora, la corriente no se disipa y la energía magnética puede almacenarse indefinidamente. [ 85 ]

La energía almacenada puede liberarse a la red mediante la descarga de la bobina. El inversor/rectificador asociado supone una pérdida de energía de aproximadamente el 2-3% en cada dirección. El SMES pierde la menor cantidad de electricidad en el proceso de almacenamiento de energía en comparación con otros métodos de almacenamiento. Los sistemas SMES ofrecen una eficiencia de ida y vuelta superior al 95%. [ 86 ]

Debido a los requisitos energéticos de la refrigeración y al coste del cable superconductor , el SMES se utiliza para el almacenamiento de corta duración, como por ejemplo para mejorar la calidad de la energía . También tiene aplicaciones en el equilibrio de la red eléctrica. [ 85 ]

Aplicaciones

Molinos

La aplicación clásica antes de la Revolución Industrial era el control de los cursos de agua para accionar molinos de agua para procesar grano o alimentar maquinaria. Se construyeron complejos sistemas de embalses y presas para almacenar y liberar agua (junto con la energía potencial que contenía) cuando fuera necesario. [ 87 ]

Casas

Se espera que el almacenamiento de energía doméstica se vuelva cada vez más común dada la creciente importancia de la generación distribuida de energías renovables (especialmente fotovoltaicas) y la importante proporción del consumo de energía en los edificios. [ 88 ] Para superar una autosuficiencia del 40 % en un hogar equipado con energía fotovoltaica, se necesita almacenamiento de energía. [ 88 ] Varios fabricantes producen sistemas de baterías recargables para almacenar energía, generalmente para almacenar el excedente de energía de la generación solar o eólica doméstica. Hoy en día, para el almacenamiento de energía doméstica, las baterías de iones de litio son preferibles a las de plomo-ácido debido a su costo similar pero un rendimiento mucho mejor. [ 89 ]

Tesla Motors produce dos modelos del Tesla Powerwall . Uno es una versión de ciclo semanal de 10 kWh para aplicaciones de respaldo y el otro es una versión de ciclo diario de 7 kWh. [ 90 ] En 2016, una versión limitada del Tesla Powerpack 2 costaba $398 (USD)/kWh para almacenar electricidad con un valor de 12,5 centavos/kWh (precio promedio de la red en EE. UU.), lo que hacía dudoso un retorno de la inversión positivo a menos que los precios de la electricidad fueran superiores a 30 centavos/kWh. [ 91 ]

RoseWater Energy produce dos modelos del "Sistema de Energía y Almacenamiento", el HUB 120 [ 92 ] y el SB20. [ 93 ] Ambas versiones proporcionan una salida de 28,8 kWh, lo que permite alimentar casas grandes o locales comerciales pequeños, y proteger instalaciones personalizadas. El sistema integra cinco elementos clave en un solo sistema, incluyendo una  onda sinusoidal limpia de 60 Hz, tiempo de transferencia cero, protección contra sobretensiones de grado industrial, venta de energía renovable a la red (opcional) y respaldo de batería. [ 94 ] [ 95 ]

Enphase Energy anunció un sistema integrado que permite a los usuarios domésticos almacenar, monitorear y administrar la electricidad. El sistema almacena 1,2 kWh de energía y tiene una potencia de salida de 275 W/500 W. [ 96 ]

Almacenar energía eólica o solar mediante almacenamiento térmico , aunque menos flexible, es considerablemente más barato que usar baterías. Un calentador de agua eléctrico sencillo de 52 galones puede almacenar aproximadamente 12 kWh de energía para complementar el agua caliente o la calefacción. [ 97 ]

Con fines puramente financieros, en zonas donde está disponible la medición neta , la electricidad generada en el hogar puede venderse a la red eléctrica mediante un inversor conectado a la red, sin necesidad de utilizar baterías para su almacenamiento.

Electricidad de la red y centrales eléctricas

La energía procedente de centrales eléctricas convencionales y de fuentes renovables se almacena para su uso por parte de los clientes.

energía renovable

Construcción de los tanques de sal que proporcionan un almacenamiento eficiente de energía térmica [ 98 ] para que se pueda generar electricidad después de la puesta del sol y se pueda programar la producción para satisfacer la demanda. [ 99 ] La central generadora Solana de 280 MW está diseñada para proporcionar seis horas de almacenamiento. Esto permite que la planta genere aproximadamente el 38% de su capacidad nominal a lo largo de un año. [ 100 ]
La central solar Andasol de 150 MW en España es una planta termosolar de colectores parabólicos que almacena energía en tanques de sales fundidas para poder seguir generando electricidad cuando no brilla el sol. [ 101 ]
La capacidad instalada de almacenamiento de baterías de iones de litio en la red eléctrica en los EE. UU. ha crecido de manera constante desde la década de 2010. [ 102 ]

La principal fuente y el mayor depósito de energía renovable lo proporcionan las centrales hidroeléctricas. Un gran embalse tras una presa puede almacenar suficiente agua para mantener el caudal promedio anual de un río entre las estaciones seca y lluviosa, y un embalse muy grande puede almacenar suficiente agua para mantener el caudal promedio de un río entre los años secos y lluviosos. Si bien una central hidroeléctrica no almacena directamente la energía de fuentes intermitentes, sí equilibra la red eléctrica al reducir su producción y retener el agua cuando se genera energía solar o eólica. Si la generación eólica o solar supera la capacidad hidroeléctrica de la región, entonces se necesita una fuente de energía adicional.

Muchas fuentes de energía renovable (en particular la solar y la eólica) producen energía variable . [ 103 ] Los sistemas de almacenamiento pueden compensar los desequilibrios entre la oferta y la demanda que esto provoca. La electricidad debe utilizarse a medida que se genera o convertirse inmediatamente en formas almacenables. [ 104 ]

El principal método de almacenamiento de energía en la red eléctrica es la hidroelectricidad por bombeo . En regiones como Noruega, Gales, Japón y Estados Unidos, se han aprovechado las elevaciones del terreno para la construcción de embalses , utilizando bombas eléctricas para su llenado. Cuando es necesario, el agua pasa por generadores que convierten la energía gravitacional de la caída del agua en electricidad. [ 103 ] El almacenamiento por bombeo en Noruega, que obtiene casi toda su electricidad de la energía hidroeléctrica, tiene actualmente una capacidad de 1,4 GW, pero dado que la capacidad instalada total es de casi 32 GW y el 75 % de esta es regulable, puede ampliarse significativamente. [ 105 ]

Algunas formas de almacenamiento que producen electricidad incluyen represas hidroeléctricas de bombeo , baterías recargables , almacenamiento térmico , incluidas sales fundidas que pueden almacenar y liberar eficientemente cantidades muy grandes de energía calorífica, [ 106 ] y almacenamiento de energía de aire comprimido , volantes de inercia , sistemas criogénicos y bobinas magnéticas superconductoras .

El excedente de energía también puede convertirse en metano ( proceso Sabatier ) con almacenamiento en la red de gas natural. [ 107 ] [ 108 ]

En 2011, la Administración de Energía de Bonneville, en el noroeste de Estados Unidos, creó un programa experimental para absorber el exceso de energía eólica e hidroeléctrica generada durante la noche o en periodos de tormenta acompañados de fuertes vientos. Bajo control centralizado, los electrodomésticos absorben el excedente de energía calentando ladrillos cerámicos en calentadores especiales a cientos de grados y elevando la temperatura de tanques de agua caliente modificados . Tras la carga, los electrodomésticos proporcionan calefacción y agua caliente según sea necesario. El sistema experimental se creó a raíz de una fuerte tormenta en 2010 que sobreprodujo energía renovable hasta tal punto que todas las fuentes de energía convencionales se desconectaron o, en el caso de una central nuclear, se redujeron a su nivel operativo mínimo, dejando una amplia zona funcionando casi por completo con energía renovable. [ 109 ] [ 110 ]

Otro método avanzado, utilizado en el antiguo proyecto Solar Two en Estados Unidos y en la torre de energía Solar Tres en España, emplea sales fundidas para almacenar la energía térmica captada por el sol y luego convertirla y distribuirla como energía eléctrica. El sistema bombea sales fundidas a través de una torre u otros conductos especiales para que el sol las caliente. La solución se almacena en tanques aislados. La electricidad se produce al convertir el agua en vapor, que alimenta las turbinas .

Desde principios del siglo XXI, las baterías se han aplicado a capacidades de nivelación de carga y regulación de frecuencia a escala de servicios públicos . [ 103 ]

En el sistema de almacenamiento de energía de vehículo a red , los vehículos eléctricos conectados a la red eléctrica pueden suministrar energía eléctrica almacenada en sus baterías a la red cuando sea necesario.

Aire acondicionado

El almacenamiento de energía térmica (TES) puede utilizarse para el aire acondicionado . [ 111 ] Su uso más extendido es para la refrigeración de grandes edificios individuales y/o grupos de edificios más pequeños. Los sistemas de aire acondicionado comerciales son los principales responsables de las cargas eléctricas máximas. En 2009, el almacenamiento térmico se utilizaba en más de 3300 edificios en más de 35 países. Funciona enfriando el material durante la noche y utilizándolo para la refrigeración durante los periodos más calurosos del día. [ 106 ]

La técnica más popular es el almacenamiento en hielo , que requiere menos espacio que el agua y es más económico que las pilas de combustible o los volantes de inercia. En esta aplicación, un enfriador estándar funciona por la noche para producir una pila de hielo. El agua circula a través de la pila durante el día para enfriar el agua que normalmente produciría el enfriador durante el día.

Un sistema de almacenamiento parcial minimiza la inversión inicial al mantener los enfriadores funcionando casi las 24 horas del día. Por la noche, producen hielo para su almacenamiento y, durante el día, enfrían agua. El agua que circula a través del hielo derretido aumenta la producción de agua fría. Este sistema produce hielo durante 16 a 18 horas diarias y lo derrite durante seis horas. Los gastos iniciales se reducen porque los enfriadores pueden tener solo entre el 40 % y el 50 % del tamaño necesario para un diseño convencional sin almacenamiento. Generalmente, basta con un almacenamiento suficiente para la mitad del calor disponible durante el día.

Un sistema de almacenamiento completo apaga los enfriadores durante las horas de máxima demanda. Los costos de capital son más altos, ya que dicho sistema requiere enfriadores más grandes y un sistema de almacenamiento de hielo de mayor capacidad.

Este hielo se produce cuando las tarifas de la compañía eléctrica son más bajas. [ 112 ] Los sistemas de refrigeración fuera de las horas punta pueden reducir los costos de energía. El Consejo de Edificación Ecológica de EE. UU. ha desarrollado el programa de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) para fomentar el diseño de edificios con menor impacto ambiental. La refrigeración fuera de las horas punta puede contribuir a la certificación LEED. [ 113 ]

El almacenamiento térmico para calefacción es menos común que para refrigeración. Un ejemplo de almacenamiento térmico es guardar el calor solar para usarlo en la calefacción durante la noche.

El calor latente también puede almacenarse en materiales técnicos de cambio de fase (PCM). Estos pueden encapsularse en paneles de paredes y techos para moderar la temperatura ambiente.

Transporte

Los combustibles de hidrocarburos líquidos son la forma más común de almacenamiento de energía para el transporte , seguidos por el creciente uso de vehículos eléctricos de batería y vehículos eléctricos híbridos . Otros portadores de energía, como el hidrógeno, pueden utilizarse para evitar la producción de gases de efecto invernadero.

Los sistemas de transporte público, como tranvías y trolebuses, requieren electricidad, pero debido a la variabilidad de sus movimientos, un suministro constante de electricidad mediante energías renovables resulta complejo. Los sistemas fotovoltaicos instalados en los tejados de los edificios pueden utilizarse para alimentar los sistemas de transporte público durante los periodos de mayor demanda de electricidad, cuando el acceso a otras fuentes de energía es limitado. [ 114 ] Las próximas transiciones en el sistema de transporte también incluyen, por ejemplo, los transbordadores y los aviones, donde el suministro de energía eléctrica se está investigando como una alternativa interesante. [ 115 ]

Electrónica

Los condensadores se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos para bloquear la corriente continua y permitir el paso de la corriente alterna . En redes de filtros analógicos , suavizan la salida de las fuentes de alimentación . En circuitos resonantes , sintonizan las radios a frecuencias específicas . En sistemas de transmisión de energía eléctrica, estabilizan el voltaje y el flujo de potencia. [ 116 ]

Casos de uso

La base de datos internacional de almacenamiento de energía (IESDB) del Departamento de Energía de los Estados Unidos es una base de datos de acceso gratuito sobre proyectos y políticas de almacenamiento de energía financiada por la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía de los Estados Unidos y los Laboratorios Nacionales Sandia . [ 117 ]

Capacidad

La capacidad de almacenamiento es la cantidad de energía extraída de un dispositivo o sistema de almacenamiento de energía; generalmente se mide en julios o kilovatios-hora y sus múltiplos, y puede expresarse en número de horas de producción de electricidad a la capacidad nominal de la central eléctrica ; cuando el almacenamiento es de tipo primario (es decir, térmico o de agua bombeada), la salida se obtiene únicamente del sistema de almacenamiento integrado en la central eléctrica. [ 118 ] [ 119 ]

Ciencias económicas

La viabilidad económica del almacenamiento de energía depende estrictamente del servicio de reserva solicitado, y diversos factores de incertidumbre afectan su rentabilidad. Por lo tanto, no todos los métodos de almacenamiento son técnica y económicamente adecuados para almacenar varios MWh, y el tamaño óptimo del sistema de almacenamiento depende del mercado y la ubicación. [ 120 ]

Además, los ESS se ven afectados por varios riesgos, por ejemplo: [ 121 ]

  • Riesgos tecnoeconómicos, que están relacionados con la tecnología específica.
  • Riesgos de mercado, que son los factores que afectan al sistema de suministro eléctrico.
  • Riesgos regulatorios y políticos

Por lo tanto, las técnicas tradicionales basadas en el método determinista de flujo de caja descontado (FCD) para la valoración de inversiones no son del todo adecuadas para evaluar estos riesgos e incertidumbres ni la flexibilidad del inversor para afrontarlos. En consecuencia, la literatura recomienda evaluar el valor de los riesgos e incertidumbres mediante el análisis de opciones reales (AOR), un método valioso en contextos de incertidumbre. [ 121 ]

La valoración económica de aplicaciones a gran escala (incluido el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo y el aire comprimido) considera beneficios como: la evitación de restricciones , la evitación de la congestión de la red, el arbitraje de precios y el suministro de energía libre de carbono. [ 106 ] [ 122 ] [ 123 ] En una evaluación técnica del Carnegie Mellon Electricity Industry Centre , se podrían alcanzar objetivos económicos utilizando baterías si su costo de capital fuera de $30 a $50 por kilovatio-hora. [ 106 ]

Una métrica de eficiencia energética del almacenamiento es la relación entre la energía almacenada y la energía invertida (ESOI, por sus siglas en inglés), que es la cantidad de energía que puede almacenar una tecnología, dividida por la cantidad de energía necesaria para construirla. Cuanto mayor sea el ESOI, mejor será la tecnología de almacenamiento desde el punto de vista energético. Para las baterías de iones de litio, este valor ronda el 10, y para las baterías de plomo-ácido, el 2. Otras formas de almacenamiento, como el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, generalmente presentan un ESOI más elevado, como 210. [ 124 ]

La hidroelectricidad de bombeo es, con mucho, la tecnología de almacenamiento más utilizada a nivel mundial. [ 125 ] Sin embargo, el uso del almacenamiento hidroeléctrico de bombeo convencional es limitado porque requiere terrenos con diferencias de elevación y también tiene un uso de suelo muy alto para una potencia relativamente pequeña . [ 126 ] En lugares sin una geografía natural adecuada, también se podría utilizar el almacenamiento hidroeléctrico de bombeo subterráneo. [ 127 ] Los altos costos y la vida útil limitada todavía hacen que las baterías sean un "sustituto débil" para las fuentes de energía gestionables , y no son capaces de cubrir los déficits de energía renovable variable que duran días, semanas o meses. En los modelos de red con una alta participación de energías renovables variables, el costo excesivo del almacenamiento tiende a dominar los costos de toda la red; por ejemplo, solo en California , una participación del 80 % de energías renovables variables requeriría 9,6 TWh de almacenamiento, pero el 100 % requeriría 36,3 TWh. A partir de 2018, el estado solo tenía 150 GWh de almacenamiento, principalmente en almacenamiento de bombeo y una pequeña fracción en baterías. Según otro estudio, abastecer el 80% de la demanda de EE. UU. con energías renovables variables requeriría una red inteligente que cubriera todo el país o un sistema de almacenamiento de baterías capaz de abastecer todo el sistema durante 12 horas, ambos con un costo estimado de 2,5 billones de dólares. [ 128 ] [ 129 ] De manera similar, varios estudios han encontrado que depender solo de energías renovables variables y almacenamiento de energía costaría entre un 30% y un 50% más que un sistema comparable que combine energías renovables variables con centrales nucleares o centrales con captura y almacenamiento de carbono en lugar de almacenamiento de energía. [ 130 ] [ 131 ]

Investigación

Alemania

En 2013, el gobierno alemán asignó 200 millones de euros (aproximadamente 270 millones de dólares estadounidenses) para investigación y otros 50 millones de euros para subvencionar el almacenamiento de baterías en paneles solares residenciales instalados en tejados, según un representante de la Asociación Alemana de Almacenamiento de Energía. [ 132 ]

Siemens AG encargó la apertura en 2015 de una planta de producción e investigación en el Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff (ZSW, Centro Alemán de Investigación en Energía Solar e Hidrógeno en el Estado de Baden-Württemberg ), una colaboración universidad-industria con sede en Stuttgart, Ulm y Widderstall, que cuenta con una plantilla de aproximadamente 350 científicos, investigadores, ingenieros y técnicos. La planta desarrolla nuevos materiales y procesos de fabricación casi listos para la producción (NPMM&P) mediante un sistema computarizado de control y adquisición de datos (SCADA). Su objetivo es permitir la expansión de la producción de baterías recargables con mayor calidad y menor coste. [ 133 ] [ 134 ]

A partir de 2023, un nuevo proyecto de la Fundación Alemana de Investigación se centra en interruptores fotoquímicos moleculares para almacenar energía solar térmica. El portavoz de estos sistemas, denominados sistemas solares térmicos moleculares (MOST, por sus siglas en inglés), es el Prof. Dr. Hermann A. Wegner. [ 135 ]

Estados Unidos

En 2014, se inauguraron centros de investigación y pruebas para evaluar tecnologías de almacenamiento de energía. Entre ellos se encontraba el Laboratorio de Pruebas de Sistemas Avanzados de la Universidad de Wisconsin en Madison , en el estado de Wisconsin , que se asoció con el fabricante de baterías Johnson Controls . [ 136 ] El laboratorio se creó como parte del recién inaugurado Instituto de Energía de Wisconsin de la universidad. Sus objetivos incluyen la evaluación de baterías de vehículos eléctricos de última generación y de vanguardia , incluyendo su uso como complementos de la red eléctrica. [ 136 ]

El estado de Nueva York inauguró su Centro de Pruebas y Comercialización de Tecnología de Almacenamiento de Energía y Baterías de Nueva York (NY-BEST) en el Parque Empresarial Eastman en Rochester, Nueva York , con un costo de $23  millones para su laboratorio de casi 1700 m²  . El centro incluye el Centro para Sistemas de Energía del Futuro, una colaboración entre la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, y el Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York . NY-BEST prueba, valida y certifica de forma independiente diversas formas de almacenamiento de energía destinadas a uso comercial. [ 137 ]

El 27 de septiembre de 2017, los senadores Al Franken de Minnesota y Martin Heinrich de Nuevo México presentaron la Ley para el Avance del Almacenamiento en la Red (AGSA, por sus siglas en inglés), que destinaría más de mil millones de dólares en investigación, asistencia técnica y subvenciones para fomentar el almacenamiento de energía en los Estados Unidos. [ 138 ]

En los modelos de red con una alta participación de energías renovables variables (ERV) , el costo excesivo del almacenamiento tiende a dominar los costos de toda la red; por ejemplo, solo en California , una participación del 80 % de ERV requeriría 9,6 TWh de almacenamiento, pero el 100 % requeriría 36,3 TWh. Según otro estudio, abastecer el 80 % de la demanda de EE. UU. con ERV requeriría una red inteligente que cubriera todo el país o un sistema de almacenamiento de baterías capaz de abastecer todo el sistema durante 12 horas, ambos con un costo estimado de 2,5 billones de dólares. [ 128 ] [ 129 ]

Reino Unido

En el Reino Unido, unas 14 agencias industriales y gubernamentales se aliaron con siete universidades británicas en mayo de 2014 para crear el SUPERGEN Energy Storage Hub con el fin de ayudar en la coordinación de la investigación y el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía. [ 139 ] [ 140 ]

Véase también

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Libros

  • GA Mansoori, N Enayati, LB Agyarko (2016), Energía: Fuentes, utilización, legislación, sostenibilidad, Illinois como estado modelo , World Sci. Pub. Co., ISBN 978-981-4704-00-7
  • Díaz-González, Francisco (2016). Almacenamiento de energía en sistemas eléctricos . Reino Unido: John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-97132-1.
  • Departamento de Energía de EE. UU. – Sistemas de almacenamiento de energía. Centro de investigación gubernamental sobre tecnología de almacenamiento de energía.
  • Departamento de Energía de EE. UU. – Base de datos internacional de almacenamiento de energía. Archivado el 13 de noviembre de 2013 en Wayback Machine . La base de datos internacional de almacenamiento de energía del Departamento de Energía proporciona información gratuita y actualizada sobre proyectos de almacenamiento de energía conectados a la red y políticas estatales y federales relevantes.
  • Número especial de IEEE sobre almacenamiento masivo de energía, archivado el 27 de marzo de 2017 en Wayback Machine .
  • IEA-ECES – Agencia Internacional de Energía – Conservación de la energía a través del programa de conservación de la energía.
  • Glosario de la Administración de Información Energética
  • Regeneración del proyecto de almacenamiento de energía
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