Tecnologías de almacenamiento de energía
Las diferentes tecnologías de almacenamiento de energía contribuyen a la estabilidad de la electricidad trabajando en varias etapas de la red, desde la generación hasta el uso final por parte del consumidor.
Almacenamiento térmico
El almacenamiento térmico se utiliza para la generación de electricidad mediante el uso de la energía del sol, incluso cuando éste no brilla. Las plantas de concentración solar pueden capturar el calor del sol y almacenar la energía en agua, sales fundidas u otros fluidos. Esta energía almacenada se utiliza posteriormente para generar electricidad, lo que permite utilizar la energía solar incluso después de la puesta de sol.
Plantas como éstas están actualmente en funcionamiento o se han propuesto en California, Arizona y Nevada. Por ejemplo, el Proyecto de Energía Solar Rice propuesto en Blythe, California, utilizará un sistema de almacenamiento de sales fundidas con una torre de concentración solar para proporcionar energía a aproximadamente 68.000 hogares cada año.
También existen tecnologías de almacenamiento térmico para el almacenamiento de energía de uso final. Uno de los métodos consiste en congelar el agua por la noche utilizando electricidad fuera de las horas punta y, a continuación, liberar la energía fría almacenada del hielo para ayudar al aire acondicionado durante el día.
Por ejemplo, el sistema Ice Bear de Ice Energy crea un bloque de hielo por la noche y, a continuación, utiliza el hielo durante el día para condensar el refrigerante del sistema de aire acondicionado. De este modo, el sistema Ice Bear desplaza el consumo eléctrico del edificio de las horas punta del día a las horas de menor consumo, cuando la electricidad es más barata. Además, la Administración de Energía de Bonneville está llevando a cabo un programa piloto sobre el almacenamiento del exceso de generación eólica en calentadores de agua residenciales.
Aire comprimido
El almacenamiento de energía en aire comprimido (CAES) también funciona como tecnología de almacenamiento de generación al utilizar la energía potencial elástica del aire comprimido para mejorar la eficiencia de las turbinas de gas convencionales.
Los sistemas CAES comprimen el aire utilizando la electricidad durante las horas de menor demanda, y luego almacenan el aire en cavernas subterráneas. En los momentos de máxima demanda, el aire se extrae del almacenamiento y se enciende con gas natural en una turbina de combustión para generar electricidad . Este método utiliza sólo un tercio del gas natural empleado en los métodos convencionales. Como las centrales CAES requieren algún tipo de depósito subterráneo, están limitadas por su ubicación. En la actualidad hay dos plantas comerciales de CAES en Huntorf (Alemania) y MacIntosh (Alabama), aunque se han propuesto plantas en otras partes de Estados Unidos.
Hidrógeno
El hidrógeno puede utilizarse como combustible de generación con cero emisiones de carbono. El exceso de electricidad puede utilizarse para crear hidrógeno, que puede almacenarse y utilizarse posteriormente en pilas de combustible, motores o turbinas de gas para generar electricidad sin producir emisiones nocivas . El NREL ha estudiado el potencial de crear hidrógeno a partir de la energía eólica y almacenarlo en las torres de los aerogeneradores para generar electricidad cuando no sople el viento.
Almacenamiento hidroeléctrico por bombeo
El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo ofrece una forma de almacenar energía en la fase de transmisión de la red, almacenando el exceso de generación para su uso posterior.
Muchas centrales hidroeléctricas incluyen dos embalses a diferentes alturas. Estas centrales almacenan energía bombeando agua al embalse superior cuando la oferta supera la demanda. Cuando la demanda supera a la oferta, el agua se libera en el embalse inferior corriendo cuesta abajo a través de las turbinas para generar electricidad.
Con más de 22 GW de capacidad instalada en Estados Unidos, el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo es el mayor sistema de almacenamiento que funciona actualmente. Sin embargo, el largo proceso de obtención de permisos y el elevado coste del almacenamiento por bombeo hacen improbable la realización de más proyectos.
Ruedas de aire
Las ruedas de aire pueden aportar una serie de beneficios a la red, tanto a nivel de transmisión como de distribución, al almacenar electricidad en forma de masa giratoria.
El dispositivo tiene forma de cilindro y contiene un gran rotor dentro de un vacío. Cuando el volante de inercia toma energía de la red, el rotor se acelera a velocidades muy altas, almacenando la electricidad en forma de energía rotacional. Para descargar la energía almacenada, el rotor pasa al modo de generación, se ralentiza y funciona con energía inercial, devolviendo así la electricidad a la red.
Los volantes suelen tener una larga vida útil y requieren poco mantenimiento. Los dispositivos también tienen una alta eficiencia y tiempos de respuesta rápidos. Como pueden colocarse prácticamente en cualquier lugar, los volantes de inercia pueden situarse cerca de los consumidores y almacenar electricidad para su distribución.
Aunque un solo dispositivo de volante de inercia tiene una capacidad típica del orden de los kilovatios, pueden conectarse muchos volantes de inercia en una «granja de volantes» para crear una instalación de almacenamiento del orden de los megavatios . La planta de almacenamiento de energía de volantes de Beacon Power en Stephentown, Nueva York, es la mayor instalación de volantes de Estados Unidos, con una capacidad operativa de 20 MW.
Baterías
Las baterías, como las de una linterna o un teléfono móvil, también pueden utilizarse para almacenar energía a gran escala.
Al igual que los volantes de inercia, las baterías pueden situarse en cualquier lugar, por lo que a menudo se consideran un almacenamiento para la distribución, cuando una instalación de baterías se sitúa cerca de los consumidores para proporcionar estabilidad energética; o para el uso final, como las baterías de los vehículos eléctricos.
Hay muchos tipos diferentes de baterías que tienen un potencial de almacenamiento de energía a gran escala, incluyendo baterías de sodio-azufre, metal-aire, iones de litio y plomo-ácido. Hay varias instalaciones de baterías en parques eólicos, como el Proyecto de Demostración de Almacenamiento Eólico de Notrees, en Texas, que utiliza una instalación de baterías de 36 MW para ayudar a garantizar la estabilidad del suministro eléctrico incluso cuando no sopla el viento.
Los avances en las tecnologías de baterías se han producido en gran medida debido a la expansión de la industria de los vehículos eléctricos (VE). A medida que se produzcan más avances con los VE, el coste de las baterías debería seguir disminuyendo . Los vehículos eléctricos también podrían tener un impacto en el almacenamiento de energía a través de las tecnologías vehicle-to-grid, en las que sus baterías pueden conectarse a la red y descargar energía para que otros la utilicen.