Dentro de la carrera de alta tecnología de Europa para un mejor almacenamiento de energía

Un «calcetín de metal» en el suelo relleno de hidrógeno. Ollas de arena ardiente. Enormes pesos moviéndose muy, muy lentamente arriba y abajo de viejos pozos mineros. ¿Es este el futuro de la energía?

Esta colección de maquinaria extraña y recipientes que atrapan el calor está a punto de surgir en toda Europa a medida que el continente busca formas de almacenar el exceso de energía producido por las energías renovables. El Reino Unido, por ejemplo, desperdició medio billón de libras de energía eólica en 2021 porque no tenía donde guardarlo. Sin dicho almacenamiento, la electricidad debe utilizarse en el momento en que se produce.

Como La energía eólica se sigue desperdiciando en toda Europa, la UE está gastando sumas récord – miles de millones de euros – en las importaciones de gas, ya que reduce su dependencia de los combustibles fósiles de Rusia.

“Estamos en un punto de inflexión”, dice Dominic Walters, director de asuntos generales de Highview Power, una empresa con sede en el Reino Unido que está trabajando en una forma de almacenar energía en forma de aire líquido. «Todo debe acelerarse en todas partes», agrega, refiriéndose a la colorida variedad de proyectos de almacenamiento de energía que se encuentran actualmente en las primeras etapas de desarrollo en toda Europa.

Los defensores de las tecnologías alternativas de almacenamiento de energía dicen que las baterías de iones de litio no nos llevarán muy lejos. Su producción se basa en la minería, no tienen una vida muy larga y probablemente sean no es ideal para almacenar energía durante más de varias horas.

«Si no descubrimos rápidamente cómo estabilizar las redes eléctricas de Europa, terminaremos lamentándolo», dice Jacopo Tosoni, director de políticas de la Asociación Europea de Almacenamiento y Energía (EASE): «Por lo general, corres el riesgo de de apagones en 2030.

Ahora hay mucha prisa por instalar los medios de almacenamiento necesarios para que la energía pueda mantenerse lista y en espera hasta los momentos en que se necesite.

El calentador esta encendido

En un distrito industrial de Kankaanpää, Finlandia, una ciudad de unos 12.000 habitantes, hay un silo gris oscuro de siete metros de altura lleno de arena. Arena capaz de almacenar energía en forma de calor.

«Nuestra eficiencia durante todo el año es de alrededor del 90 % para el sistema, por lo que hay un 10 % de pérdidas, lo que obviamente es bastante bueno», dice Tommi Eronen, director ejecutivo y cofundador de la empresa emergente Polar Night Energy, que lleva ocho años recaudando 1,25 €. millones hasta la fecha. Eronen describió cómo la arena, calentada a 600 ˚C con exceso de electricidad, permanecerá caliente durante meses gracias al aislamiento que recubre las paredes del contenedor de acero. Tubos llenos de aire caliente atraviesan la arena para transferir el calor hacia adentro o hacia afuera.

Esta batería de arena está conectada a un intercambiador de calor, explica Eronen, para que los operadores puedan transferir energía térmica a sistemas de calefacción urbana o, en posibles versiones futuras de la tecnología, a turbinas para la producción de electricidad.

Eronen explica que las primeras versiones de la batería de arena de la empresa son relativamente pequeñas. La unidad Kankaanpää ofrece 100 kW de potencia de calefacción, o una capacidad de 8 MWh, pero Polar Night Energy está planeando unidades de 100 MW y más, que algún día podrían producir varios GWh de jugo. Dichas unidades tendrían alrededor de ocho metros de altura y 44 metros de diámetro, dijo un portavoz de Polar Night Energy.

Espere noticias sobre la entrega de una versión de 2MW tan pronto como esta primavera, agrega Eronen.

En los Países Bajos, GroeneWarmte está trabajando en otro tipo de almacenamiento de energía térmica llamado Ecovat, que utiliza agua calentada a temperaturas de hasta 95 ˚C en lugar de arena mucho más caliente elegida por Polar Night Energy. “Básicamente, solo almacena agua en un gran depósito subterráneo”, dice la ingeniera de proyectos Marijn van den Heuvel. Es un termo muy grande.

Sin embargo, se requiere un poco más de construcción para configurar este sistema. El “termo” de hormigón debe instalarse con cuidado en un enorme agujero cilíndrico excavado en el suelo. Pero después de eso, se puede cubrir y el almacenamiento funciona de manera similar al diseño de Polar Night Energy. El calor que alberga el barco, durante varios meses si es necesario, se transferiría a través de intercambiadores de calor a los sistemas de calefacción urbana. Van den Heuvel dice que GroeneWarmte y su equipo de ocho personas están colaborando con una empresa danesa en un posible primer despliegue de esta tecnología.

Estos enfoques son relativamente nuevos, pero Highview Power ya está construyendo una instalación de 50 MW en Carrington, Inglaterra, donde se necesita energía. almacenado como aire líquido. El sitio formará un impresionante conjunto de silos, tuberías y plataformas agrupadas. Incluirá unidades de almacenamiento térmico y frigorífico y contenedores para el propio aire líquido.

«Lo filtramos tan eficientemente que es aire limpio, el aire se licua y luego lo congelamos criogénicamente», dice Walters, refiriéndose al proceso en el que el aire se enfriado a casi -200˚C. Al calentar este aire líquido muy frío más tarde, se convierte nuevamente en gas y se expande, y puede usarse para impulsar una turbina, enviando electricidad de regreso a la red. El sistema logra una eficiencia del 55 al 65 %, lo que, según Highview, es comparable a otras tecnologías de almacenamiento. Un beneficio de este enfoque es que se espera que la tecnología tenga una vida útil de décadas, mucho más que las baterías de iones de litio, por lo que los gobiernos podrían planificar dicha infraestructura más fácilmente.

Walters dit que le site de Carrington devrait être mis en service d’ici la fin de 2024. À l’heure actuelle, la société de 55 personnes lève un tour de financement de 400 millions de livres sterling et prévoit 19 autres installations à travers le Reino Unido. En última instancia, su objetivo es suministrar 4 GW, o el 20 %, de las necesidades de almacenamiento de energía esperadas del Reino Unido para 2035.

Otro método de almacenamiento cae

Quizás el concepto más simple de todos los que compiten actualmente por su lugar en el panorama del almacenamiento de energía del futuro es la batería de gravedad. La mayoría de nosotros aprendimos sobre la «energía potencial» en la escuela. Podría decirse que no hay mejor ilustración de esto que un gran peso, sostenido en lo alto, ansioso por ceder a la gravedad y caer al suelo. Al conectar cables a tal peso, literalmente aprovechándolo, es posible reducir su descenso a alrededor de un metro por segundo y usar la fuerza de tracción que ejerce para generar electricidad a través de una turbina.

El enfoque de Gravitricity en este sentido, al menos para empezar, es bajar sus pesos cientos de metros en pozos de minas en desuso usando un mecanismo de guía. La empresa, que emplea a 17 personas, ha recaudado hasta ahora 7,5 millones de libras esterlinas para cumplir su visión.

“Si diera vueltas alrededor del lugar, muy rápidamente el eje colapsaría sobre sí mismo, lo que obviamente no es lo que querríamos”, dice el gerente comercial Robin Lane. Un solo peso podría entregar 4-8 MW de energía, estima, y ​​podría calibrarse para entregar energía durante un período de tiempo particular, digamos 15 minutos o una hora. Imagine un sistema en el que varias pesas estén listas para descender, una tras otra, en una secuencia cuidadosamente cronometrada para que se pueda generar electricidad a un ritmo constante. Los primeros sistemas comerciales utilizarán una combinación de grandes pesos por un total de 1.000 toneladas.

Lane admite que este enfoque aún no puede competir con las baterías de iones de litio en términos de costo por MW, pero argumenta que las baterías de gravedad eventualmente serán comercialmente competitivas. Además, debería ser posible levantar y bajar pesos una y otra vez durante muchos años con poco impacto en la integridad del sistema. Las baterías de iones de litio, por otro lado, tienen limitaciones de ciclismo más estrictas.

Otra empresa, Energy Vault, que emplea a 150 personas, también busca la tecnología de baterías de gravedad. Ha recaudado aproximadamente $ 410 millones en fondos hasta la fecha.

Gravitricity también está explorando formas completamente diferentes de secretar energía en viejos pozos de minas, como revestirlos con metal y convertirlos en unidades de almacenamiento de hidrógeno.

“Es un calcetín de metal, que se introduce en el pozo y luego se entierra con una mezcla de balasto, hormigón y acero”, explica Lane. Potencialmente, esto hace que sea más fácil y económico almacenar hidrógeno a alta presión que sobre el suelo, ya que el contenedor puede depender de la geología existente del pozo como soporte estructural. El hidrógeno podría provenir de electrolizadores conectados a parques eólicos y usar el exceso de energía para producir gas a partir del agua.

Para Tosoni, la diversidad de proyectos de almacenamiento que están surgiendo en Europa es alentadora, dadas las necesidades energéticas esperadas a las que se enfrentarán los países en los próximos años. Pero menos importante que elegir una tecnología sobre otra es la financiación y las estrategias políticas necesarias para desarrollar una.

“El gran problema es la financiación”, dice, señalando la cautela de algunos inversores. Los gobiernos podrían ayudar, sugiere, estableciendo objetivos más ambiciosos para la construcción de instalaciones de almacenamiento de energía.

Eronen, en general, es optimista sobre el futuro y señala que Polar Night Energy se está embarcando en una nueva ronda de financiación de 5-10 millones de euros. Pero sigue siendo frustrante ser testigo de la actual crisis energética en Europa, sabiendo que, incluso con la mejor voluntad del mundo, estos sistemas aún no están listos para el horario de máxima audiencia.

«Es tan malo», dijo. «Vemos la crisis ahora y no hay forma de que podamos ayudar».

Según EASE, la tasa actual de almacenamiento agregado cada año en Europa, 1 GW, debe aumentar a 14 GW por año si el continente quiere alcanzar la capacidad total de almacenamiento a escala de red de 200 GW que se espera que necesite para 2030. Por lo tanto, el empuje definitivamente está encendido.