Las ‘baterías’ subterráneas gigantes están dando forma al futuro del almacenamiento de energía renovable
Los paneles solares y las turbinas eólicas brindan al mundo abundante energía, pero conllevan un enigma. Cuando hace sol y hay viento, en muchos lugares estas energías renovables producen más electricidad de la que realmente se necesita en ese momento. Luego, cuando el sol no brilla y el viento no sopla, esas energías renovables proporcionan poca o ninguna electricidad cuando es más necesaria.
Entonces, para que la red del mañana sea 100% renovable, necesita almacenar mucha más energía. Probablemente haya oído hablar de baterías gigantes de iones de litio que almacenan esa energía para su uso posterior. Pero cuando se proporciona energía de respaldo, incluso un banco de baterías grande generalmente se agota en cuatro horas. La necesidad de una alternativa hace que el gobierno, los investigadores y las nuevas empresas de Estados Unidos se esfuercen por desarrollar más “almacenamiento de energía de larga duración” que pueda proporcionar un mínimo de 10 horas de energía de respaldo, a menudo mediante el uso de embalses, cavernas y otras partes del planeta. paisaje como baterías.
Un nuevo estudio de varias universida des y laboratorios nacionales de Estados Unidos y Canadá muestra que el despliegue a gran escala de almacenamiento de energía de larga duración no sólo es factible sino esencial para que las energías renovables alcancen su máximo potencial, e incluso reduciría las facturas de servicios públicos. Se analizó específicamente la Interconexión Occidental, una parte de la red que incluye el oeste de Estados Unidos y Canadá, además de una parte del norte de México. El estudio encontró que construir más almacenamiento de energía de larga duración allí reduciría los precios de la electricidad en más de un 70% en momentos de alta demanda.
“Es como una orquesta”, dijo Patricia Hidalgo-González, directora del Laboratorio de Energía Renovable y Matemáticas Avanzadas de la Universidad de California en San Diego y coautora del artículo publicado el mes pasado en la revista. Comunicaciones de la naturaleza. “Necesitamos pensar en todos estos factores, cómo funcionan. Pero incorporar más almacenamiento sólo puede ayudar a que esto sea más rentable”.
Ya existen tecnologías para conservar la energía renovable durante al menos medio día, y hay más en camino. Una técnica se conoce como energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo: cuando la red está repleta de energía renovable, una instalación bombea agua cuesta arriba hacia un depósito. Luego, cuando la energía solar o eólica disminuye, la instalación deja que el agua fluya hacia otro depósito, haciendo girar turbinas que producen electricidad. Está explotando la energía del viento y el sol, junto con el poder de la gravedad.
“El almacenamiento en baterías por sí solo, o lo que la gente llama almacenamiento de energía de corta duración, es muy importante”, afirmó Martin Staadecker, investigador de sistemas energéticos del Instituto Tecnológico de Massachusetts y autor principal del nuevo estudio. “Pero no se puede confiar únicamente en las baterías de iones de litio, porque sería muy caro tener suficientes para proporcionar energía durante una semana entera”.
En 2022, Estados Unidos tenía 43 instalaciones hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo con una capacidad de generación combinada de 22 gigavatios. (Para ponerlo en perspectiva, Estados Unidos tiene alrededor de 150 gigavatios de energía eólica y 140 gigavatios de energía solar). Según el Departamento de Energía, Estados Unidos tiene el potencial de duplicar su capacidad para ese tipo de almacenamiento de energía. En 2021, la administración Biden lanzó su Long Duration Storage Shot, parte de la iniciativa Energy Earthshots, con el objetivo de reducir los costos de la tecnología en un 90% en una década. Y el año pasado, anunció 325 millones de dólares para 15 proyectos de almacenamiento de energía de larga duración, incluido uno que almacena energía térmica en concreto y otros para fabricar baterías novedosas hechas de hierro, agua y aire.
Los investigadores analizaron el almacenamiento de energía de larga duración sin considerar la técnica particular involucrada y se preguntaron cuál sería la forma más barata de lograr que la Interconexión Occidental esté 100% libre de emisiones. Su estudio encontró que el almacenamiento de energía de larga duración sería particularmente beneficioso para los clientes de una empresa de servicios públicos, ya que reduciría los costos de electricidad en momentos de alta demanda en la red, como al final de la tarde, cuando la gente regresa a casa y enciende los electrodomésticos al mismo tiempo que la energía solar. en la parrilla está disminuyendo. Más almacenamiento también significa más energía de respaldo para olas de calor cada vez más calientes, cuando regiones enteras encienden sus unidades de aire acondicionado.
Las empresas también están descubriendo cómo almacenar energía bajo tierra. Una empresa llamada Hydrostor, con sede en Toronto, Canadá, utiliza el exceso de energía renovable en la red para bombear aire comprimido a cavernas subterráneas llenas de agua. Eso obliga al agua de la superficie a ir a un depósito. Cuando la red necesita electricidad, Hydrostor deja que el agua regrese a la cámara, empujando el aire hacia la superficie para impulsar las turbinas. “Estamos creando una especie de pistón bajo el agua”, dijo Jon Norman, presidente de Hydrostor. “En realidad, estamos construyendo una cavidad utilizando técnicas que se utilizan en la industria del almacenamiento de hidrocarburos para almacenar propano y butano”.
Si una región se queda sin energía renovable, como cuando se pone el sol, tendría que importar electricidad libre de carbono de otros lugares. Pero eso requiere líneas de transmisión que atraviesen cientos o miles de kilómetros de tierra, cuya construcción es difícil de aprobar y costosa. El nuevo estudio encontró que costaría entre 83 mil millones de dólares y 130 mil millones de dólares implementar la cantidad de almacenamiento de energía de larga duración en el modelo, dependiendo de cómo disminuya el precio de la tecnología a medida que madura.
Con el almacenamiento de energía de larga duración, las empresas de servicios públicos pueden desplegar más paneles solares y turbinas eólicas localmente y almacenar su energía, en lugar de tener que enviarla desde otro lugar. Kevin Schneider, un ingeniero eléctrico que estudia la red en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico pero que no participó en la nueva investigación, dijo que eso podría reducir los costos significativos de construir líneas de transmisión de larga distancia. “Conseguir esa flexibilidad en el sistema, donde se puede tener una reserva de electricidad que se puede almacenar y luego liberar, eso es lo que nos permite no tener que construir tanta infraestructura y también ser un poco más resilientes”.
La red del mañana, entonces, puede funcionar con energía renovable almacenada tanto en bancos de baterías gigantes como en el propio paisaje. La energía solar y eólica ya no se desperdiciaría.
Este artículo apareció originalmente en Grist en https://grist.org/climate/long-duration-energy-storage-batteries-store-solar-wind-power/. Grist es una organización de medios independiente sin fines de lucro dedicada a contar historias sobre soluciones climáticas y un futuro justo. Obtenga más información en Grist.org.