¿Qué es el almacenamiento de energía? Su importancia en la transición energética

Los sistemas de almacenamiento de energía son clave para respaldar el despliegue de las renovables y acelerar así la transición ecológica.

Para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y avanzar con rapidez en la transición energética, la Unión Europea insta a acelerar el despliegue de las energías renovables. El plan REPowerEU, propone una mayor ambición, aumentando el objetivo principal en materia de renovables del 40% al 45% para 2030.

En esta transición de energías fósiles a fuentes limpias, el almacenamiento de energía eficiente es fundamental para respaldar las renovables, hacer la producción más flexible y garantizar su integración en el sistema. Describimos los principales métodos de almacenamiento de energía y cómo harán posible la descarbonización del sistema eléctrico.

¿Qué es el almacenamiento de energía?

Es un método consistente en la conservación de la energía eléctrica generada sobrante para liberarla cuando se requiera. Esto es, para suministrar electricidad, cuando se genere una demanda del mercado en momentos de baja producción. De este modo, el almacenamiento de energía permite mantenerla guardada en los momentos en los que hay excedente para utilizarla cuando el recurso renovable es escaso o la demanda elevada.

Las energías renovables son impredecibles, por lo que los sistemas de almacenamiento se vuelven esenciales para aprovechar su máximo potencial y administrar eficientemente la energía generada. En este sentido, resultan clave para la efectiva integración de las tecnologías renovables en el sistema eléctrico, así como para garantizar la transición a una economía neutra en emisiones y cumplir así el compromiso de neutralidad climática.

¿Cómo se almacena la energía? Sistemas de almacenamiento energético

Si bien, años atrás, almacenar la energía renovable sobrante era complicado y muy costoso, los sistemas de almacenamiento de energía actuales ―y los que continúan desarrollándose― permiten guardar la energía, de modo que esta no tenga que generarse en todo momento, conforme a la demanda. Facilitan, en definitiva, que fuentes de energía renovable, como la solar y la energía eólica, se integren en el sistema, aumentando su competitividad en el mercado eléctrico.

Los sistemas de almacenamiento de energía, en función de su capacidad, se clasifican en:

• Almacenamiento a gran escala (escalas de GW).
• Almacenamiento en redes y en activos de generación (MW).
• Almacenamiento residencial o de usuario final (kW).

Estos son los métodos de almacenamiento más comunes en la actualidad, esto es, los sistemas principales que permiten acumular o almacenar energía renovable de manera eficiente:

Baterías

Estos dispositivos, que almacenan la energía eléctrica en compuestos químicos, son los más utilizados actualmente. Existen múltiples tipos: desde las populares baterías de litio a las de hierro, o las que emplean materiales de menor impacto como las de sodio, silicio, zinc, calcio o aluminio.

Los sistemas de almacenamiento de energía solar son, fundamentalmente, las baterías solares. Estas guardan la electricidad obtenida de la instalación de placas solares, quedando disponible para su uso posterior. Pueden regularse para momentos en los que es necesario un refuerzo del suministro. En función del material que la compone, y, por tanto, de su vida útil, las hay de litio, estacionarias, monoblock o virtuales.

Las baterías de almacenamiento solar de litio son hoy más competitivas; están más subvencionadas y, a diferencia de las estacionarias, no precisan mantenerse permanentemente cargadas. Tanto de gel como AGM, las baterías solares de litio tienen una elevada duración; se pueden descargar prácticamente en su totalidad sin que ello afecte a su rendimiento o vida útil, que puede superar los 20 años.

Se prevé que el coste de las baterías de ion de litio por kW/h se reduzca a la mitad para 2030, conforme aumente la demanda en almacenamiento estacionario y vehículos eléctricos. Para dicho año, estas habrán permitido reducir un 30 % las emisiones de carbono, según datos de Global Battery Alliance (GBA).

Bombeo hidráulico

Instalado en centrales hidroeléctricas, este sistema de almacenamiento a gran escala almacena el agua y, cuando la energía renovable es insuficiente, aprovecha el desnivel del embalse para soltarla y que esta impulse las turbinas. Además de eficiente, es un método rentable y rápido, que genera importantes cantidades de energía limpia.

Aire comprimido

El almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES, por sus siglas en inglés) se realiza en instalaciones bajo tierra. Este método de almacenamiento mecánico acumula el aire ambiente en depósitos en el subsuelo (minas abandonadas y acuíferos, entre otros) a presiones elevadas; y en momentos de pico de la demanda, el aire comprimido se expande haciendo mover un generador que, a su vez, suministra electricidad.

Almacenamiento térmico

Este método consiste en acumular energía térmica en materiales que la retienen y liberan de modo controlado. Permite almacenar calor o frío, con independencia de la ubicación, las condiciones de temperatura o la potencia empleada.

Supercondensadores

Los supercondensadores almacenan grandes cantidades de energía en forma de cargas electrostáticas, sin reacciones químicas. Estos dispositivos pueden ser cargados y descargados rápidamente, entregando la energía eléctrica de manera casi instantánea.

Volantes de inercia

Este sistema mecánico de almacenamiento conserva la energía en forma cinética. Un volante de inercia consiste en un disco metálico al que se aplica un par motor para que gire y, después, se trata de frenar con un par resistente, acumulando dicha electricidad.

Hidrógeno

Este método de almacenamiento de energía permite generar electricidad a través de las energías renovables. Descrito como el combustible del futuro, el hidrógeno puede conservarse durante un largo tiempo en grandes contenedores sin emisión de gases invernadero.

Almacenamiento termosolar con sales fundidas

Solo superadas por las centrales hidroeléctricas convencionales en capacidad instalada, las centrales termosolares generan energía a partir del calor del sol.

Contenidas en tanques, las sales (como el potasio o el nitrato de sodio) conservan el calor a temperaturas elevadas, se funden y, por medio de un generador de vapor, accionan unas turbinas que generan la electricidad.

Estrategia de Almacenamiento Energético en España

Con el objetivo de cumplir con el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 (PNIEC), el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico aprobó en 2021 la Estrategia de Almacenamiento Energético. Esta contempla disponer de una capacidad de almacenamiento de en torno a 20 GW en 2030 y alcanzar los 30 GW para 2050.

Se impulsa así el crecimiento de las energías renovables y se garantiza la seguridad, sostenibilidad y economía del suministro. Los sistemas de almacenamiento «dotan al sistema de flexibilidad y estabilidad, lo capacitan para hacer frente a la variabilidad» de las renovables ―recoge el documento― «y evitan la pérdida de energía limpia cuando existe capacidad para generar más energía renovable de la que se puede consumir, pudiendo emplearla después».

Los sistemas de almacenamiento de energía son clave en la transición energética, garantizando la integración de las renovables en el sistema eléctrico y mejorando la eficiencia y seguridad del mismo. También, favorecen la transición hacia un sistema eléctrico descarbonizado, permitiendo hacer frente al cambio climático. Además, las opciones son cada vez mayores, y se siguen investigando nuevas soluciones de almacenamiento de energía.

Sin ir más lejos, el proyecto i-STENTORE examina la integración de diversas soluciones de almacenamiento y sus diferentes combinaciones, no solo como reserva de energía, sino también como componente activo de la red capaz de prestar servicios y contribuir al funcionamiento eficiente de la misma. Además, promueve sistemas híbridos de almacenamiento de energía (HESS) para aplicaciones en distintos sectores (movilidad, industria, calefacción, etc.).

En Cuerva, como Distribuidora (DSO) y socio del consorcio, teníamos que participar en esta iniciativa y ejercemos como demostrador español de este proyecto, poniendo a disposición un Sistema Virtual de Almacenamiento de Energía (VESS) en su infraestructura de red para coordinar dichos sistemas con plantas de generación renovables.