Uno de los grandes retos de la energía renovable es almacenarla de alguna manera para poder entregarla cuando no hay sol ni viento. Una buena solución puede ser la batería de aire líquido, veamos en que consiste.
Es probable que ya lo sepas, el objetivo mundial es reducir la huella de carbono y reemplazar los combustibles fósiles con fuentes de energía renovables. Para lograrlo, hay varios factores que debemos tener en cuenta, uno de gran importancia es el almacenamiento de energía. Esto se ve impulsado por el exceso de capacidad de energías renovables y la demanda de conservarlas por periodos más prolongados. Robert Webster, director de estrategia de Magnum Development, explicó: «Todos sabemos que el sol no siempre brilla, el viento no siempre sopla, pero sí hay demanda de electricidad».
Estas instalaciones de almacenamiento en gran escala ofrecen por primera vez la capacidad de tener energía renovable gestionable. Ahora estamos viendo baterías de iones de litio por todas partes. Un caso destacado es la Tesla Hornsdale Power Reserve, que recientemente se expandió a 50 megavatios, contribuyendo a aumentar la resiliencia del sistema eléctrico y reduciendo los costos de los servicios auxiliares de control de frecuencia en alrededor de $116 millones en 2019.
Javier Cavada, director ejecutivo de HypeView Power, dijo que el litio juega un papel importante, pero no hará la transición por sí solo. Agregó que, si bien las baterías de iones de litio son la mejor opción para proyectos a pequeña escala y de menor duración, no es viable continuar acumulando baterías para ampliarlas. Durante este momento, los sistemas de baterías están diseñados para almacenar energía durante 2-4 horas.
En que consiste la batería de aire líquido
La energía solar y eólica son las formas de generar electricidad más baratas en la actualidad, con un costo de unos $40 y $29 por megawatt hora respectivamente. Al agregar una capa de almacenamiento de baterías de iones de litio, el precio asciende a $150 por 4 horas de uso. El costo no aumenta si el sistema es más grande, por lo que entra en juego la tecnología de almacenamiento de aire líquido, que trata de destacarse de las baterías de iones de litio.
Esta novedosa invención es una técnica termomecánica que tiene como base el uso de petróleo y gas desde hace 40 o 50 años. El proceso de almacenamiento de aire líquido es simple: carga, almacenamiento y descarga. El aire ambiente es purificado y secado, luego enfriado a -196 grados Celsius para reducir su volumen a 700 veces su tamaño original. Es decir, 700 litros de aire ambiente se congelan en un litro de aire líquido y se mantienen en tanques de presión casi atmosférica. El ciclo-cloud, inventado por George’s Cloud, lleva existiendo más de un siglo.
Potencial de la batería de aire líquido
La tecnología AES mejora la flexibilidad operativa y la estabilidad del sistema eléctrico, al ofrecer opciones rentables de almacenamiento de energía a largo plazo. Las instalaciones de AES pueden producir cientos de megavatios de almacenamiento de energía de larga duración. Estas plantas pueden aprovechar el calor o el frío residual industrial para aumentar la eficiencia del sistema. Esta tecnología es multipropósito y se usa para optimizar la transmisión y distribución, el afeitado de picos y el arbitraje intradiario. La energía se almacena a precios bajos y se descarga a tarifas altas.
El método comprime, licúa y almacena el aire en tanques aislados. Para generar electricidad, el aire se evapora, se expande y se calienta. Estos sistemas se pueden implementar prácticamente en cualquier lugar. Hiveview afirma que una instalación de 50 MW y 250 MWh puede alimentar a 100.000 viviendas. Hiveview ha patentado su tecnología y planea licenciarla a otros. En diciembre pasado, la firma anunció planes para desarrollar una planta en Vermont de 50 MW con un tiempo de almacenamiento de 8 horas para abordar los problemas de transmisión en la región.
Según Alex Morris, director ejecutivo de California Energy Storage Alliance, en California, nuestro sistema eléctrico necesita algo de generación de energía en zonas locales o más densamente pobladas, donde la tierra puede ser costosa. Así que uno busca soluciones que se ajusten a estos espacios físicos. Estos sistemas pueden ampliarse fácilmente simplemente comprando tanques de almacenamiento adicionales de la red de suministro de gas natural.
Todos los componentes clave de almacenamiento de energía de aire líquido están fácilmente disponibles. El precio por MWh disminuye a medida que el sistema se hace más grande, algo que no se puede decir de las baterías de iones de litio. Éstas son excelentes para una respuesta rápida y una demanda de energía fluctuante, lo que puede ahorrar mucho dinero como la reserva de energía de Hornsdale.
El almacenamiento de energía criogénica a gran escala tiene muchas ventajas. Esta tecnología es relativamente barata, flexible y ofrece una alta densidad de energía, lo que significa que se necesita un espacio pequeño para instalar una gran cantidad de MWh. Según Salvatore Minopoli, vicepresidente de High Power y de la Conferencia y Exposición Anual de la Asociación ESA en agosto de 2020, la escala óptima para un proyecto es cualquier cosa por encima de los 25 MW y que dure más de 4 horas. Alex Morris, director ejecutivo de California Energy Storage Alliance, cree que estas características podrían hacer que el almacenamiento de aire líquido sea viable, especialmente en áreas urbanas.
Desafíos de la batería de aire líquido
Lograr una gestión eficiente de los gastos operativos de una instalación empleando aire líquido es complicado, y depende de la capacidad de evaluar los costos de mantenimiento y de revisión de la planta. Esta tecnología presenta una menor eficiencia de ciclo, alrededor del 60%, tanto para la carga como para la descarga. Esto puede mejorarse ubicando la instalación de aire líquido junto a otras instalaciones, como las de gas natural licuado o GNL, para garantizar una rentabilidad a la empresa.
Las instalaciones de aire líquido también requieren una vigilancia constante para asegurar un correcto funcionamiento y minimizar los riesgos. Para ello, se debe realizar una inspección de la planta, incluyendo los filtros, los sistemas de control y los sistemas de seguridad. Esto ayudará a mantener los costos de mantenimiento bajos. Además, los sistemas de control deben ser configurados de manera adecuada para conseguir un rendimiento óptimo. La actualización de los sistemas tecnológicos también es un factor importante para la eficiencia del sistema.
¿Tiene futuro la batería de aire líquido?
Los interesados en la industria de sistemas de almacenamiento de energía de aire líquido deben tener en cuenta que está segmentada por región, país, jugadores, tipo y aplicación. Los ingresos y pronósticos para el periodo 2016-2027 se han analizado de forma segmentada. Se espera que el mercado alcance sobre los 500 millones de dólares para 2023, lo que representa un incremento con respecto a los 367 millones de dólares de 2021.
El mercado se espera que alcance los 1.062 millones de dólares para 2028 con una tasa de crecimiento anual compuesta CAGR del 16.4%. Además de su rentabilidad a largo plazo y a gran escala, este almacenamiento de energía no tiene restricciones geográficas. Esta tecnología se está investigando en varios países para determinar su viabilidad. Esta investigación incluye un proyecto de demostración en Shanghái, China, que usará cryovateries de almacenamiento de aire líquido. Esta tecnología ya está llegando a diferentes partes del mundo y se espera que sea una parte importante de la solución a la falta de almacenamiento de energía.
