Siemens está desarrollando una tecnología de almacenamiento térmico económica que promete revolucionar la gestión de la energía sobrante de fuentes renovables. Este nuevo método, en investigación en el norte de Alemania, podría convertirse en un estándar para la eficiencia energética a nivel global. El proceso es simple: la energía eólica excedente se convierte en calor, que luego se almacena en un contenedor aislado. En momentos de alta demanda, una turbina de vapor convierte ese calor en electricidad.
Este modelo promete ser extremadamente económico debido a su bajo coste de instalación y operación. Siemens ha contado con apoyo financiero del Gobierno Federal alemán para continuar su desarrollo en Hamburgo, junto con Hamburg Energie y la Universidad Tecnológica de Hamburgo (TUHH).
Funcionamiento del almacenamiento térmico
La tecnología consiste en un sistema donde la energía sobrante de fuentes renovables, especialmente la eólica, se convierte en calor y se almacena en piedras a altas temperaturas. Este sistema ha sido diseñado para funcionar a más de 600 grados centígrados, asegurando que el calor se retiene de manera eficiente. El ventilador, similar al principio de una pistola de aire caliente, canaliza aire sobre las piedras para calentarlas. Para recuperar la energía, se utiliza ese calor almacenado para generar presión, lo que activa una turbina de vapor que convierte la energía térmica de vuelta en electricidad.
Siemens también se está enfocando en optimizar la eficiencia de carga y descarga del almacenamiento. La forma en que el aislamiento rodea el sistema es crucial para maximizar la eficiencia energética y minimizar las pérdidas de calor. Se espera que la tecnología avance significativamente en los próximos años.
El sistema de almacenamiento tiene una capacidad actual de almacenar hasta 36 megavatios hora de energía en un volumen de aproximadamente 2,000 metros cúbicos de piedra. A través del uso de una caldera, se produce una potencia de salida de hasta 1.5 megavatios de electricidad, con capacidad para operar durante hasta 24 horas. Esta tecnología tiene el potencial de llegar a una eficiencia del 50% en el futuro, superando su actual tasa de eficiencia del 25%.
Aplicabilidad de la tecnología FES
La tecnología FES (Fuerza de Energía de Almacenamiento por sus siglas en inglés) desarrollada por Siemens será aplicable a la mayoría de los tipos de aerogeneradores, lo que la hace extremadamente flexible y rentable. A pesar de su gran potencial, el único inconveniente notable del sistema es la necesidad de grandes espacios físicos para albergar los contenedores de piedras.
- La tecnología puede adaptarse a cualquier clase de aerogenerador, haciéndola versátil para diferentes tipos de instalaciones.
- Se espera que, con avances en la eficiencia, el sistema sea capaz de producir mayor energía a un menor coste.
Este sistema de almacenamiento térmico representa un gran salto en la transición a energías renovables. Junto con otras tecnologías innovadoras como la rueda GeoOrbital que convierte bicicletas en eléctricas, Siemens marca un hito importante en el camino hacia la sostenibilidad energética.
Almacenamiento térmico con arena
Además de la tecnología de almacenamiento de calor en piedras, recientemente se han investigado otros sistemas como el almacenamiento térmico en arena. Esta técnica es significativamente más económica y viable a largo plazo. Instituciones como el NREL (Laboratorio Nacional de Energía Renovable) en Estados Unidos están explorando la posibilidad de utilizar arena para retener el calor generado por energías renovables como la eólica o solar.
La arena se calienta a partir de energía eólica o solar, alcanzando temperaturas de hasta 1,000 grados centígrados. Luego, es almacenada en silos para su uso posterior cuando la demanda energética aumenta. Este tipo de almacenamiento tiene la ventaja de poder mantener más del 95% de la energía térmica almacenada durante al menos cinco días, lo que ofrece una solución eficiente y de largo plazo para la gestión energética.
En comparación con otras tecnologías de almacenamiento de energía como las baterías de iones de litio o el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, el almacenamiento en arena resulta ser mucho más económico, con un coste estimado de entre 4 a 10 dólares por kilovatio-hora. Esto contrasta con los 150 a 300 dólares por kWh de otras tecnologías como el aire comprimido o las baterías de litio, lo que posiciona la arena como una solución de bajo coste y alta capacidad para el futuro.
Proyectos de investigación y almacenamiento económico
Diversas iniciativas europeas también buscan desarrollar soluciones innovadoras para el almacenamiento de calor de bajo coste. Un ejemplo es el proyecto Reveal, que estudia el uso del aluminio como medio para almacenar energía térmica durante meses o incluso años. Este sistema aprovecharía la abundancia y el bajo coste del aluminio, que posee una densidad energética de hasta 15 MWh/m³. Este avance representa una alternativa de largo plazo y económico para la gestión de exceso de electricidad generada por fuentes renovables.
Otra investigación prometedora es el almacenamiento termoquímico mediante óxidos metálicos, como el desarrollado por RedoxBlox. Este sistema permite almacenar calor a temperaturas de hasta 1,500 grados centígrados, utilizando materiales abundantes y de bajo coste. Para cargar el sistema, se utiliza electricidad renovable para elevar la temperatura del material, que libera oxígeno y almacena energía química. Cuando se necesita recuperar esta energía, el sistema invierte la reacción y genera calor que puede ser usado en procesos industriales o para la generación de electricidad.
Ventajas del almacenamiento térmico en la descarbonización
El almacenamiento térmico es clave para la descarbonización del sector energético y otros procesos industriales. A medida que el mundo se aleja de los combustibles fósiles y busca alternativas más sostenibles, el almacenamiento de energía térmica se posiciona como una de las soluciones más accesibles a nivel económico y logístico.
Este tipo de almacenamiento no solo es aplicable a la generación de electricidad, sino que también puede ser utilizado en sectores como la industria del acero, cemento, alimentos y bebidas, que requieren grandes cantidades de calor para su funcionamiento. Estos sectores, difíciles de descarbonizar, encontrarán en el almacenamiento térmico una solución eficaz para electrificar su producción sin emisiones de carbono.
Esta combinación de bajo coste, alta capacidad de almacenamiento y viabilidad a largo plazo hacen del almacenamiento térmico una solución protagonista en la transición energética global.