El viento y el sol, dos recursos impredecibles, son cada vez más importantes como fuentes de energía en Europa. Esto significa que enfrentamos una creciente necesidad de instalaciones de almacenamiento de energía, porque si la energía no se puede usar de inmediato cuando se genera, necesitaser almacenado hasta que sea necesario
El método menos costoso es utilizar depósitos de energía hidroeléctrica como 'baterías': es decir, generar electricidad utilizando el agua almacenada, cuando la energía es escasa, y posteriormente bombear el agua cuesta arriba cuando haya energía renovable disponible. Sin embargo, esto es unsolución práctica solo en regiones montañosas, como la que tenemos en Noruega y algunos otros países.
¿Qué pasaría si los países y regiones menos afortunados pudieran usar el aire en lugar del agua como una forma de almacenar energía? Bajo los auspicios de la Unión Europea, científicos de toda Europa intentan convertir este concepto en una perspectiva viable, a través de un proyecto de investigaciónRICAS 2020 del cual SINTEF es miembro. Los participantes del proyecto tienen en mente todas las partes del mundo donde las cavernas en desuso selladas podrían usarse como sitios de almacenamiento.
como una bomba de neumático de bicicleta caliente
El principio general, que ya se ha adoptado en algunos sitios en todo el mundo, es esencialmente una cuestión de utilizar energía eléctrica excedente para comprimir el aire, que luego se almacena en una caverna subterránea. Cuando se necesita energía, elEl aire se libera a través de una turbina de gas que genera electricidad. Las plantas existentes de este tipo a menudo se utilizan para satisfacer la demanda máxima como complemento de las plantas de energía clásicas, proporcionando la cantidad correcta de electricidad necesaria en diferentes momentos durante el día.
La física que rige el almacenamiento de energía en forma de aire comprimido es el resultado de una ley de la naturaleza familiar para cada usuario de una bomba de bicicleta: el proceso de compresión del aire la calienta. Las bombas de bicicleta comprimen el aire para aumentar la presión delos neumáticos, y al hacerlo, calienta la bomba.
"Cuanto más calor de compresión haya retenido el aire cuando se libera de la tienda, más trabajo puede realizar al pasar a través de la turbina de gas. Y creemos que podremos conservar más de esocalor que la tecnología de almacenamiento actual puede, aumentando así la eficiencia neta de las instalaciones de almacenamiento ", dice Giovanni Perillo, gerente de proyecto para la contribución de SINTEF a RICAS 2020.
Cavernas subterráneas como almacenamiento de calor
Los dos almacenes de aire comprimido más grandes del mundo se encuentran en Alemania y los Estados Unidos. Son cámaras subterráneas creadas en formaciones de sal. Pero estas plantas pierden una gran proporción de la energía potencial del aire comprimido, porque no incorporan un sistemapara almacenar el calor producido durante la etapa de compresión de aire.
Los participantes en RICAS 2020 tienen una receta para reducir estas pérdidas en futuras cavernas de almacenamiento subterráneo. En el centro de la receta hay una estación adicional que han incorporado en su solución.
Más barato que las baterías
El gerente de proyecto de SINTEF explica que se estima que esta tecnología podría aumentar la eficiencia del sistema hasta en un 70-80%. Las cifras correspondientes para la mayoría de los sitios de almacenamiento existentes no son mejores del 45 al 55 por ciento, lo quesignifica que la energía producida es solo la mitad de lo que se usó inicialmente para comprimir el aire en la caverna.
"El proyecto se basa en la creencia de que nuestra solución ofrecerá un mejor almacenamiento de energía que las baterías pueden proporcionar, gracias a su vida útil más larga y menor costo de capital por kWh de energía almacenada. También esperamos que pueda emplearse virtualmente independientemente deel tipo de formación geológica disponible ", dice Perillo.
Las cavernas en desuso serían lo justo
Según Perillo, solo existe un único requisito con respecto a la elección del sitio. Ya deben existir grandes espacios huecos, ya que sería demasiado costoso excavar nuevas cavernas y hacerlas seguras.
Por lo tanto, los participantes en el proyecto prevén que los espacios subterráneos en desuso existentes podrían reabrirse para albergar el aire comprimido.
"Consideramos túneles y pozos de minas en desuso como posibles sitios de almacenamiento, y Noruega los tiene en abundancia", dice Perillo.
Membrana para sellar las paredes de la caverna
El investigador de SINTEF es él mismo un científico de materiales. En este proyecto de la UE es responsable de los esfuerzos de investigación y desarrollo de SINTEF con respecto a la membrana de sellado que se necesitará para mantener los sitios de almacenamiento de aire comprimido, literalmente, herméticos.
Los científicos de SINTEF también están aportando su experiencia en tecnología subterránea, con cálculos que asegurarán que sus soluciones, incluidos los materiales selladores, sean capaces de resistir la presión a la que estarán expuestos.
El proyecto conducirá a un conjunto de especificaciones técnicas y análisis de costos detallados. El hecho de que se establezca o no una planta piloto dependerá de los resultados de estos estudios.
"Si resulta que nuestra solución funciona bien, surgirán nuevas posibilidades emocionantes, no solo para el almacenamiento de energía en sí, sino también para aplicaciones industriales de aire comprimido", dice Perillo.
Muchos planes anteriores abandonados
En medio del paisaje alpino del sur de Alemania, el Dr. Matthias Finkenrath, Profesor de Ingeniería Energética en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kempten en Baviera, ha estado investigando el uso de aire comprimido para el almacenamiento de energía durante muchos años.
Explica que la pobre eficiencia energética ha reducido el interés en las pocas plantas que ya están en funcionamiento, y que en el transcurso de los últimos 15 años, se ha invertido una gran cantidad de dinero en el desarrollo de versiones más eficientes de la energía comprimida-concepto de almacenamiento de energía aérea.
Sin embargo, según el profesor, la combinación de los principales desafíos tecnológicos, los bajos precios de la energía y las incertidumbres en el mercado energético ha actuado como un "showtopper", lo que ha llevado a que todos los planes para plantas de demostración a gran escala se pospongan o abandonen.Por lo tanto, nada le agradaría más al profesor que ver que el proyecto de la UE cumple sus objetivos.
Cree que el almacenamiento de energía caliente podría conducir a un gran avance
"Los almacenes de aire comprimido del tipo al que apunta este proyecto podrían proporcionar costos significativamente más bajos y mejorar en gran medida la capacidad de almacenamiento en comparación con, por ejemplo, las baterías. Si este proyecto lleva a que se establezcan plantas de almacenamiento en una amplia gama de condiciones geológicas, esoen sí mismo sería un importante paso adelante.
"Si los socios del proyecto también tienen éxito con sus planes para el almacenamiento eficiente del calor, el uso de aire comprimido para el almacenamiento de energía podría estar al borde de un avance", dice el profesor Finkenrath.
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Materiales proporcionado por SINTEF . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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