Un grupo internacional de científicos ha propuesto el almacenamiento de energía por gravedad bajo el agua como solución ideal para almacenar energía semanalmente. La novedosa tecnología se considera una alternativa al almacenamiento hidroeléctrico por bombeo para las costas e islas sin montañas situadas cerca de aguas profundas, y también puede ser interesante para la energía fotovoltaica si se utiliza para almacenar hidrógeno verde.
Un equipo internacional de investigación ha desarrollado un novedoso concepto de almacenamiento de energía gravitacional basado en la flotabilidad, que puede utilizarse en lugares con fondos marinos profundos y aplicarse tanto al almacenamiento de energía eólica marina al igual que al de hidrógeno comprimido.
Denominada Buoyancy Energy Storage Technology (BEST), la tecnología propuesta se define como una alternativa al almacenamiento hidroeléctrico por bombeo para las costas e islas sin montañas que están cerca de aguas profundas.
Consiste en utilizar la electricidad renovable almacenada para alimentar un motor que hace descender un depósito de gas comprimido y luego generar electricidad liberando el depósito de gas comprimido para que vuelva a subir a la superficie a través del agua.
“El sistema es una solución de bajo coste y a largo plazo para almacenar hidrógeno verde comprimido producido con energía solar o electricidad renovable generada por instalaciones eólicas marinas a gran escala”, explicó a PV Magazine el coautor de la investigación, Julian David Hunt, quien señaló que el uso de BEST es interesante para las centrales eólicas marinas, ya que éstas deberían funcionar en círculos energéticos semanales y ser capaces de almacenar energía durante cuatro días y luego generar electricidad durante otros cuatro.
“En cuanto al uso del almacenamiento de energía por flotabilidad para los paneles solares flotantes, aunque podría haber potencial para esta tecnología, al estar cerca de las profundidades del mar, sería más barato almacenar la energía con baterías, ya que sólo requiere un almacenamiento de energía diario”, explicó además.
“En otras palabras, los sistemas BEST son caros para almacenar energía durante 12 horas, pero son baratos para almacenar energía durante cuatro días”.
Utiliza aire o hidrógeno
El sistema propuesto utiliza aire o hidrógeno como gases de compresión para llenar el depósito, que puede tener la forma de una serie de globos o tanques. La fuerza de flotación la ejerce el gas, ya que tiene menor densidad que el agua.
El recipiente se conecta al motor y al ancla, situada en las profundidades del océano, mediante un cable y poleas. “El cable se guarda en un cilindro unido al motor/generador cuando se baja el recipiente de flotación”, explican los científicos. “Las poleas también contribuyen a aumentar la velocidad de los cables y a disminuir las fuerzas aplicadas al motor/generador”.
El coste del cable se señala como un posible factor limitante para la tecnología en esta fase inicial, debido a su gran longitud y a la robustez que debe mostrar. Por otra parte, el ancla también debe construirse con una robustez extrema, ya que debe sostener las elevadas fuerzas de flotación creadas por el recipiente de gas.
“El ancla sería de acero y estaría atornillada al fondo del océano con un sistema similar al de una plataforma petrolífera”, explica el grupo. “El peso del suelo donde se aplican las fuerzas debe ser mayor que la fuerza de flotación del recipiente”.
El sistema puede aumentar o disminuir la velocidad del recipiente de flotación en función de las necesidades de almacenamiento, y se considera ideal una velocidad de 0,01 m/s para minimizar las pérdidas por fricción. El recipiente debe construirse con agujeros para que el agua penetre en él cuando se baje y la presión aumente.
Cuando el recipiente se eleva, la diferencia de presión aumenta y el agua es expulsada. “Dada la rápida reducción del volumen del gas comprimido en los primeros diez a cien metros desde la superficie, la instalación del sistema requiere el apoyo de un barco en la superficie para bajar el sistema hasta la profundidad mínima de operación y luego introducir el gas comprimido a presión en el sistema”, explicó además el equipo de investigación.
Profundidad máxima del sistema
El sistema puede funcionar a una profundidad máxima de unos 10.000 metros y una presión de 1.000 bares, y a una profundidad mínima de unos 3.000 metros y una presión de 300 bares.
“Si la presión mínima diseñada del sistema es menor, el volumen del gas se reducirá sustancialmente, reduciendo el potencial de almacenamiento de energía del sistema”, destacaron los académicos.
“Si la presión mínima diseñada aumenta, la variación de altitud en la que el sistema puede funcionar se reduce, disminuyendo el potencial de almacenamiento de energía”.
Cuando se combina con la energía eólica marina, el sistema propuesto puede almacenar electricidad con un coste de inversión de entre 50 y 100 euros/kWh, mientras que, cuando se utiliza para comprimir hidrógeno, se dice que mejora la eficiencia de la compresión hasta el 90%, según el grupo de investigación.
Para lograr un coste menor, el sistema también puede combinarse con el almacenamiento de energía en baterías, sobre todo si los costes de capital de estas últimas siguen bajando en el futuro.
“Así, la combinación de ambos sistemas ofrecerá una solución de almacenamiento de energía con un bajo coste de la energía almacenada ($/MWh) y un bajo coste de la capacidad de potencia ($/MW)”, explica además.
“[El] sistema BEST funciona lentamente pero [puede] cargarse y descargarse constantemente en un ciclo semanal, mientras que la batería se cargará y descargará rápidamente en un ciclo de seis a 24 horas”.
Los científicos reconocieron que este tipo de almacenamiento se ha estudiado hasta ahora a nivel teórico y que sólo se han realizado pequeños experimentos a escala de laboratorio. Japón, Filipinas, Indonesia, Australia, Estados Unidos, México, Chile, Perú, Ecuador, Colombia, Cuba, Jamaica, Guatemala, Honduras, Brasil, Portugal, Omán, Sudáfrica, Madagascar y Somalia, Costa de Marfil y Ghana fueron señalados como los lugares más adecuados para esta tecnología de almacenamiento.
Noticia tomada de: PV Magazine / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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