Un sistema híbrido de almacenamiento para enfrentar los picos de demanda de energía

Últimamente estoy obsesionado con las innovaciones en el campo del almacenamiento de la energía renovable. La manera de generar energía limpia y renovable ya está clara, pero aún estamos lejos de de resolver el gran desafío de almacenarla para cuando el viento no sopla o el sol no brilla.

El desarrollo de sistemas de almacenamiento energético de bajo costo es un paso crucial en la transición desde los combustibles fósiles hacia las energías renovables como nuestra principal fuente energética. Lograr que existan es la única manera de que las fuentes intermitentes puedan alimentar la red eléctrica.

Dentro de mis lecturas diarias sobre este tema, me encontré con Duke Energy, la empresa energética más grande de Estados Unidos, la cual está probando una novedosa estrategia para abordar este reto. En su subestación de Rankin, en Carolina del Norte, ha instalado un sistema híbrido de almacenaje energético que combina una batería de Aquion Energy y unos supercapacitores de Maxwell Technologies. En las ultimas notas de nuestra sección de tecnología hemos hablado bastante sobre los supercapacitores y sus ventajas. Ahora llegó la hora de combinarlos y potenciarlos aun más.

Las dos tecnologías se complementan. Los supercapacitores, que son buenos para las grandes subidas de tensión de corta duración, ayudan a proporcionar energía cuando la energía solar de la red fluctúa debido a la nubosidad. Las baterías de Aquion, que son mucho mejores para almacenar energía durante períodos más largos, pueden proporcionar energía durante las últimas horas del día, cuando el sol se pone y la demanda de electricidad sube. Combinar las dos tecnologías con el uso de una configuración energética inteligente habilita al sistema para gestionar eficientemente la demanda energética durante períodos que varían entre segundos y varias horas.

"Un sistema híbrido que utiliza supercapacitores para satisfacer las necesidades energéticas más altas junto a las opciones de baterías de más bajo costo, como la tecnología de Aquion, tiene el potencial de proporcionar una solución más rentable que utilizar cada una de las tecnologías por separado" afirma el investigador científico de la Iniciativa Energética del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) Apurba Satki, que trabaja en las tecnologías avanzadas de almacenaje energético.

Carolina del Norte es el cuarto estado en Estados Unidos en cuanto a capacidad solar instalada, y Duke Energy invertirá 500 millones de dólares en la expansión de su generación solar allí. La zona a la que da servicio la subestación de Rankin incluye una instalación solar de 1,2 megavatios a menos de dos kilómetros de distancia. El sistema híbrido de almacenaje energético, que entró en operación en febrero, incluye una batería de Aquion adecuada para este tipo de solución a escala de red.

Las baterías de iones de litio pueden descargar una potencia energética mayor que las baterías de Aquion, lo que reduciría la necesidad de supercapacitores, pero son más caras; cuestan aproximadamente 450 dólares por kilovatio-hora de capacidad, frente a los menos de 350 dólares que cuestan las de Aquion. El director del Desarrollo de Tecnologías de Duke Energy, Thomas Golden asegura que el bajo coste de la tecnología de Aquion y la posibilidad de emplear una batería más pequeña, gracias a los supercapacitores, redujo el costo de la instalación de Rankin entre un 10% y un 15% en comparación con un sistema de sólo baterías.

El almacenaje energético barato y práctico podría no sólo abordar los retos que presenta la integración de las fuentes renovables sino también ayudar a las energéticas a evitar sobredimensionar las plantas energéticas y líneas de transmisión para poder satisfacer los picos de demanda. Golden detalla: "Si mirás la red actual, construimos sistemas enormes para cumplir con las necesidades del peor de los escenarios cuando todos prendemos el aire acondicionado".

AVANCES A MENOR ESCALA

A pequeña escala, la vida útil de las baterías es otro problema que nos agobia día a día. Cada vez dependemos más y más de nuestros smartphones y laptops, pero el uso diario y la demanda extrema hace que las baterías no lleguen muchas veces a durar ni un día entero y tengamos que estar recargándolas constantemente.

Investigadores de la Universidad de California crearon una batería de nanoalambres que puede recargarse cientos de miles de veces sin tener que remplazarla.

Los nanoalambres poseen varias características que los hacen ideales para almacenar y transmitir. Son excelentes conductores y son cientos de veces más finos que un pelo, aunque son muy frágiles y no suelen tener buena respuesta ante cargas y descargas continuas ya que se rompen.

Mya Le Thai, investigadora de la Universidad de California resolvió este problema al recubrir un nanoalambre de oro con dióxido de magnesio y luego con un gel tipo plexiglass. Está combinación mantiene todas las propiedades de los nanoalambres, y los hace resistentes a las fracturas. Pudo ciclar la batería más de 200.000 veces sin que se quiebren los nanoalambres y sin perder capacidad de carga.

Este tipo de noticias, hallazgos y combinaciones son las que dan esperanzas que pronto encontraremos la solución al almacenamiento a grande y pequeña escala.

Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de Sustentator.com