La electricidad ‘verde’ se produce y transporta, pero ¿cómo se puede almacenar?

no de los principales retos que tiene la transición energética consiste en almacenar de forma eficiente la electricidad. Lograrlo permitirá flexibilizar su producción y garantizar un origen renovable. Estas son las soluciones más asentadas

Por Tomás Muñoz M.

La electricidad generada a partir de energía renovable es hoy una palanca de cambio imprescindible para frenar el cambio climático. Sin embargo, a pesar de que se genera con cierta facilidad y se puede transportar y transformar, su almacenamiento trae de cabeza a los científicos desde hace décadas. La consecuencia más inmediata de este problema es que debe producirse siempre en función de la demanda que exista en cada momento.

Cuando su origen era exclusivamente fósil, era relativamente fácil adaptarse a los requerimientos del mercado, lo que conllevaba un alto precio ecológico. Dado que en la actualidad se está imponiendo la procedencia renovable de la energía para revertir el cambio climático, y que estas fuentes no son controlables a voluntad, es necesario conseguir un método de acumulación válido para que el sector continúe siendo verde.

Para alcanzar ese fin, la electricidad debe convertirse en energía mecánica o química. Es aquí donde aparece el actual catálogo de alternativas de almacenamiento y el concepto de ‘round trip’, que hace mención al viaje de ida y vuelta de la energía y cuánta se pierde por el camino con cada modificación.

Joan Ramon Morante, director del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC) y catedrático de Electrónica de la Universidad de Barcelona, confirma que “actualmente la tecnología más madura, sólida y establecida es el bombeo hidráulico o hidroeléctrico”, que consiste en almacenar agua en dos embalses a distinta altura para conducirla hacia el inferior y generar energía en las horas de mayor consumo. “Su ‘round trip’ está en torno al 70% e, incluso, en un 75% en las instalaciones más modernas (es decir, solo se pierde un 25% en el camino). Además —matiza— permite hacer acopio de grandes cantidades de energía”. Este último aspecto es un factor a tener en cuenta, ya que existen diferentes escalas de aprovisionamiento en función de si se trabaja con gigavatios, megavatios o kilovatios. Este sistema lo está llevando a cabo Endesa en la isla de El Hierro: la central hidroeólica de Gorona del Viento consigue hoy producir toda la energía que necesita la isla, con una media anual de un 60% de energía exclusivamente de origen renovable, que alcanza el 100% en muchas ocasiones.

Cuando se habla de almacenamiento, el usuario común piensa en baterías. El director del IREC asegura que “aunque en los laboratorios este tipo de acumuladores suelen devolver cerca del 90% de la energía acumulada, la realidad en una planta renovable está en torno al 75%. Asimismo, es importante destacar que las baterías de litio necesitan refrigeración que, a su vez, también supone un consumo”.

Entre los hándicaps que pueden presentar los grandes depósitos energéticos se encuentra el concepto de “profundidad de descarga”. El experto explica que las baterías suelen tener un punto crítico en torno al 40% de su capacidad: “Si se descargan por debajo, se estropean y normalmente se pierde la garantía del fabricante”.

No obstante, las baterías continúan teniendo una amplísima penetración en el sector de las renovables, especialmente las que tienen el litio como eje del proceso, ya que se trata de uno de los elementos más pequeños de la tabla periódica, pese a que cuenta con una gran poder electroquímico. Endesa es una de las que ya lo están utilizando. Actualmente está desarrollando este sistema de baterías de iones de litio en la central térmica de Carboneras (Almería). Es, actualmente, el mayor proyecto de almacenamiento a gran escala de España. No es el único que la energética tiene en marcha en este área. En Melilla se desarrolla ‘Second-Life’, que utiliza baterías antiguas de 78 coches eléctricos como fuente de energía, interconectádola y almacenándola en la central térmica de la ciudad autónoma. Esto les permite dar estabilidad al sistema y suministrar energía en caso de que exista un apagón.

Existen otras tecnologías en el mercado de los acumuladores. ”Se trata de las baterías de flujo o ‘redox’, que utilizan iones metálicos como componentes, a diferencia de las tradicionales baterías de estado sólido”. Morante señala que, a pesar de que se degradan menos, tienen mayor capacidad energética y son más seguras tienen dos inconvenientes: “Por un lado, su precio fluctúa demasiado y la previsión es que se encarezcan estos materiales y, por otra parte, se emplean ciertos metales que no son muy amigables con el medio ambiente, como son el vanadio o el zinc-bromuro, por ejemplo”.

Aire comprimido y ‘Power to gas’

En los últimos tiempos han proliferado las plantas experimentales que trabajan con otra alternativa de almacenamiento que es cada vez más popular: el aire comprimido. “Su funcionamiento es similar al de hinchar una rueda de bicicleta con una bomba de mano pero a mayor escala. Para ello, se comprime el aire y se encierra en un depósito, normalmente en cavidades geológicas o en cubículos bajo el mar aprovechando la presión. Su problema es que disipa parte de la energía y esta se pierde; de hecho, su balance de ‘round trip’ es tan bajo como un 35% o 40%”, apunta el catedrático.

Un sistema que cada vez gana más adeptos, concretamente en Europa, es el denominado como ‘Power to gas’, especialmente útil para grandes excedentes que alcancen el orden de gigavatios. “Funciona de la siguiente manera: la electricidad se convierte en gas hidrógeno mediante un electrolizador y se almacena en la red gasística o en depósitos. Posteriormente, este elemento se puede transformar en combustible”. Su eficiencia, concreta el catedrático, "está solamente en torno al 36%, pero siempre es mejor aprovechar un 'round trip' tan bajo que perder el total de la energía por tratarse de un excedente. Además, como referencia, hay que recordar que la eficiencia de un motor de gasolina ronda el 28% o el 29% y para más inri contamina".

Haciendo partícipe al consumidor

Desde hace décadas, el consumo energético está íntimamente relacionado con la movilidad y el transporte. Desde que el vehículo eléctrico es una realidad tangible, el almacenamiento energético se ha convertido en una cuestión que afecta directamente a cada usuario. Este aspecto, que podría parecer un obstáculo, “también puede formar parte de la solución”, según expone Carlos Bordons, catedrático de la Universidad de Sevilla y director del Laboratorio de Ingeniería para la Sostenibilidad Energética y Medioambiental. “Hoy en día, estudiamos cómo conseguir que las baterías de los vehículos eléctricos puedan funcionar como un almacenamiento distribuido para que, cuando estén aparcados, puedan aportar energía a la red y colaborar en eliminar los picos de demanda”, aclara.

El investigador remarca que “un coche solo circula un 4% de su tiempo, mientras el resto permanece parado con una batería cargada que puede contribuir a la estabilización del sistema eléctrico”. Es lo que se denomina ‘Vehicle to grid’ o V2G, una tecnología que ya funciona a nivel experimental en algunas ‘smart cities’. “El problema en estos momentos se encuentra en que los vehículos comerciales no permiten este recorrido bidireccional de la energía”. Carlos Bordons precisa que algunos fabricantes ya trabajan para permitirlo próximamente.

El inventario de fórmulas que exploran los científicos continúa ampliándose en plena transición energética con otras opciones innovadoras como el almacenamiento térmico, los supercondensadores o los volantes de inercia, todos ellos sistemas probados con mayor o menor efectividad. “Estamos yendo de un sistema centralizado, en el que grandes plantas eléctricas producían muchos vatios gracias a los combustibles fósiles, hacia un sistema distribuido con generación renovable que obligatoriamente conlleva un almacenamiento. Al final, se trata de disponer de energía suficiente cuando sea necesaria y, si esta no se tiene, poder comprarla a un precio competitivo”, resume el catedrático de la Universidad de Sevilla. Desde su punto de vista, en la actualidad entran en juego nuevos factores como “familiarizarse con las tarifas, prever el consumo, trabajar con predicciones meteorológicas, disponer de los mejores algoritmos de optimización y, por supuesto, conocer cuándo toca gastar o bien almacenar”.