Almacenamiento de energía

Juan Tonda*

Hoy en todo el mundo se quiere evitar que la temperatura del planeta aumente 1.5 grados para el año 2050. Y la única forma de lograrlo es utilizando fuentes renovables; solar, eólica o del viento, geotérmica, biomasa, mini y pequeña hidráulica y oceánica, así como el hidrógeno.

Además, se deben usar los transportes eléctricos con una fuente de electricidad renovable, lo cual supone abandonar el petróleo, el gas y el carbón, en la llamada transición energética, para dejar de producir CO2.

Para generar electricidad en México se emplean mayoritariamente las centrales termoeléctricas que utilizan petróleo, gas y carbón; hasta 2020, según Sener, equivalían a 74.5 por ciento. Éstas junto con el transporte que emplean combustibles fósiles (gasolina, diésel y gas) son las principales responsables del cambio climático global por la elevada cantidad de CO2 que envían a la atmósfera. También la deforestación contribuye en ello. Así que ese 74.5 por ciento se debe reducir a cero para 2050, usando energías renovables.

Las centrales eléctricas se construyen de acuerdo con la demanda; es decir, la curva de consumo de electricidad a lo largo de los días. Como sabemos, cuando toda la población duerme, baja el consumo de electricidad; al contrario de lo que ocurre en las horas pico. Esta curva diaria de demanda se tiene que satisfacer con grandes centrales eléctricas.

Existen tres grandes tipos de ellas:

1. Las que proporcionan la carga base; electricidad todo el tiempo. Éstas son las centrales nucleares, las termoeléctricas de vapor de alto rendimiento, las termoeléctricas de ciclo combinado (vapor y gas natural) de alto rendimiento y las termosolares con almacenamiento de energía,

2. Las que otorgan la carga intermedia; incluye a las termoeléctricas de ciclo combinado de bajo rendimiento, las termoeléctricas de vapor de bajo rendimiento, las hidroeléctricas y las centrales geotérmicas y

3. Las que proporcionan la carga pico; es decir, que funcionan cuando hay mayor demanda de energía. Éstas son las hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo, las centrales de gas natural, las termoeléctricas de combustóleo, las carboeléctricas, las que emplean biomasa, las solares fotovoltaicas –tanto de centrales como de las viviendas e industrias con paneles solares (llamada generación distribuida)–, las eólicas y las termosolares sin almacenamiento de energía.

Se ha argumentado que la intermitencia de fuentes de energía como la solar o la eólica afectan a las redes de transmisión y distribución de energía eléctrica.

Sin embargo, eso se puede evitar con los sistemas de almacenamiento de energía aunados a la electrónica de potencia para generación de electricidad renovable (para controlar las variaciones de voltaje y frecuencia). Hasta ahora ninguno de los dos se ha empleado en México.

Los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala más recomendables para nuestro país, según un estudio realizado en 2020 por la Semarnat, el Instituto Nacional de Ecología y el Cambio Climático y la Agencia de Energía de Dinamarca son el hidrobombeo, las pilas de ion de litio y las cavernas de sal para aire comprimido y los depósitos con sales fundidas; en el caso de las centrales termosolares de concentración con heliostatos (espejos dirigidos a una torre central). Según dicho estudio prospectivo se puede lograr un almacenamiento de energía de 570 MW en la parte oeste de México con centrales de hidrobombeo; 211 MW en el norte, 171 MW en el noreste, 103 MW en la península de Yucatán y 26 MW, en Baja California Sur. Estos tres últimos con pilas de ion de litio. Es decir, representan 1.1 GW de almacenamiento de energía. El Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias también ha propuesto utilizar las celdas de combustible que usan hidrógeno (planea una planta experimental de 0.5 MW).

Los sistemas de almacenamiento de energía permiten satisfacer la demanda de electricidad en los periodos de mayor demanda. Y, en México aún no los hemos utilizado, a pesar de que lo hacen en todo el mundo.

Los más importantes y adecuados a gran escala son

el hidrobombeo, que consiste en tener en una hidroeléctrica con un depósito superior al cual se bombea agua en el periodo de baja demanda y cuando se tiene la demanda pico se deja caer el agua del depósito superior al inferior;

otro tipo de almacenamiento son las cavernas de sal con aire comprimido.

Los depósitos de sales fundidas a altas temperaturas se han empleado con mucho éxito en España, Chile y Estados Unidos, en las centrales termosolares de heliostatos que concentran el calor del Sol en una torre central durante el día para mover un turbogenerador; durante la noche el calor guardado en depósitos de sales fundidas lo mueve para que no se detenga la producción de energía eléctrica.

El litio es un material estratégico para producir pilas de ion, que ya se emplean en los transportes eléctricos. El principal productor es China; Elon Musk tiene su fábrica ahí para abastecer sus autos Tesla. En el Instituto de Energías Renovables de la UNAM se investigan nuevas opciones de pilas que empleen materiales que no se agoten o que sean orgánicos.

El uso del sol y el viento, entre otras fuentes renovables, permitirá no depender de los combustibles fósiles y contribuirán a mitigar el cambio climático global. Su intermitencia no tiene por qué afectar a la transmisión y distribución de la energía eléctrica si se emplea el almacenamiento de energía y la electrónica de potencia adecuada para dichas fuentes.

Instituto de Energías Renovables, UNAM

juantonda@ier.unam.mx

https://www.jornada.com.mx/2021/11/14/opinion/021a2pol

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