¿Puede almacenar energía renovable en una gran pila de grava?

Mientras el mundo se enfrenta a la transición de los combustibles fósiles, los ingenieros están trabajando duro para integrar nuevos tipos de generación en la red eléctrica. Hay muchos desafíos, particularmente en torno a la naturaleza intermitente de muchas fuentes de energía renovable. Los proyectos de almacenamiento de energía son clave para mantener las luces encendidas las 24 horas del día, incluso cuando el viento no sopla y el sol no brilla.

El almacenamiento de energía a nivel de red convencional ha hecho uso durante mucho tiempo de instalaciones hidroeléctricas con bombas, en las que el agua se bombea cuesta arriba hasta un depósito de almacenamiento donde más tarde puede utilizarse para hacer funcionar un generador. Más recientemente, se están utilizando baterías para hacer el trabajo. Cuando se considera el costo de estas instalaciones y sus capacidades de almacenamiento, existe una brecha entre las baterías y la energía hidráulica bombeada. Un documento técnico publicado recientemente propone el almacenamiento de energía por gravedad en las montañas – almacenamiento de energía basado en la gravedad utilizando arena o grava en las zonas montañosas – es la tecnología que puede salvar la brecha.


Ahora están almacenando energía en las montañas

Un diagrama de un ejemplo representativo de instalación en la isla de Molokai, Hawaii.

El concepto de Almacenamiento de Energía por Gravedad en la Montaña, o MGES, implica el almacenamiento del exceso de energía de la red elevando la arena o la grava a una mayor elevación. Esto se logra utilizando un par de grúas, que cargan el material en contenedores de almacenamiento, antes de subirlos a la altura de un cable. El material puede entonces mantenerse almacenado a mayor altura hasta que la energía sea solicitada por la red. En esta etapa, el material puede ser recargado en los contenedores de almacenamiento, y bajado al sitio de almacenamiento inferior, con la gravedad haciendo el trabajo de tirar el peso hacia abajo, haciendo girar un generador en el proceso. Curiosamente, los mismos motores eléctricos que levantaron la grava en primer lugar también pueden utilizarse como generadores.

Si esto te suena familiar, estarías en lo cierto. No es diferente de la teoría básica de las instalaciones hidroeléctricas bombeadas, donde el agua se bombea a una presa y luego se deja que salga por una turbina cuando se requiere energía. Sin embargo, estas instalaciones son típicamente sólo económicamente viables en instalaciones más grandes de 50 MW y más. Los sistemas MGES están pensados como una opción para instalaciones más pequeñas, del orden de 1-20 MW de potencia. En el caso de las pequeñas islas u otras áreas aisladas, un MGES podría ser una gran forma de apoyar la red eléctrica local en combinación con fuentes de energía renovables.


¿Puedes salvar una montaña?

Se utilizó un análisis de datos de SIG para determinar las áreas del mundo que serían viables para las instalaciones de MGES.

La viabilidad de una instalación de este tipo depende de la disponibilidad de un terreno montañoso adecuado. Cuanto mayor sea la diferencia de elevación entre la parte superior e inferior del sistema, más energía podrá ser almacenada. Es probable que un MGES sea viable para áreas donde el paisaje natural permite un desnivel de entre 500 y 2000 metros.

Obviamente, el uso de la arena o la grava como medio de almacenamiento de energía conlleva sus propios retos. No es posible bombear fácilmente materiales secos como si fueran líquidos, de ahí la necesidad de utilizar grúas para mover el material. Dichas grúas tendrían que estar especialmente diseñadas para transportar cargas pesadas y trabajar de forma fiable para ciclos de trabajo elevados durante los períodos de transferencia rápida de energía. La carga y descarga de la arena o grava se haría idealmente con un sistema automatizado, y los autores del trabajo sugieren que esto se maneje pasando contenedores por debajo de las áreas de almacenamiento superior e inferior. De esta manera, la gravedad podría simplemente alimentar el material en los contenedores cuando se requiera a través de una tolva. Esto añade una pequeña pérdida de energía potencial al sistema, pero minimiza la complicación del proceso de carga y descarga.

Por otro lado, la hidroeléctrica de bombeo tiene sus propios problemas. Uno de ellos es la necesidad de grandes cantidades de agua. Otro es que los depósitos de almacenamiento son propensos a la evaporación y la congelación.


¿Es competitivo?

Mientras que la física básica del sistema es sólida, hay trampas en dicho sistema. Hay un alto grado de complejidad mecánica involucrada, que no sólo complica el diseño, sino que también aumenta los costos de mantenimiento y funcionamiento, lo que podría arruinar la viabilidad de un proyecto a gran escala. En las redes eléctricas de gran escala, la energía hidroeléctrica por bombeo es probablemente una opción más prudente, ya que se trata de una tecnología establecida que se adapta bien a niveles de potencia más altos. Para redes aisladas de menor escala, MGES podría tener cabida, pero se ve obligado a competir con sistemas de baterías capaces de suministrar niveles de potencia similares. En estos casos, las baterías tienen la ventaja de poder ser almacenadas a corto plazo, mientras que MGES podría resultar valiosa cuando la energía necesita ser almacenada durante semanas o meses. Esto es particularmente relevante para los lugares de vacaciones, donde puede haber grandes cambios estacionales en el uso de la energía.

Si hay una empresa especialmente audaz que esté dispuesta a invertir en una planta piloto en una isla montañosa lejana, es posible que veamos ese sistema en acción. Probablemente sería todo un espectáculo, o una monstruosidad, dependiendo de su punto de vista. En caso de que eso suceda, nos aseguraremos de cubrirlo, pero por ahora, MGES sigue siendo un concepto novedoso e interesante que aún no ha dado frutos.

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