Las energías renovables son cada vez más importantes y el aumento de la producción de las mismas está generando la necesidad de disponer de más instalaciones de almacenamiento de energía.

Las enormes plantas de energías renovables que alimentan el mundo se construyen para satisfacer la demanda prevista, pero en ocasiones generan más energía que la demandada.

Uno de los principales retos de la industria energética actual es encontrar una solución para almacenar de manera eficiente la energía producida por fuentes renovables durante los períodos de baja demanda. La energía que no se utiliza cuando se genera debe ser almacenada hasta que sea necesaria.

Hasta ahora, el método más barato de almacenamiento de energía es el uso de depósitos de energía hidroeléctrica como baterías. Este método se basa en la utilización del agua almacenada en presas para producir electricidad cuando la demanda de energía es alta y, posteriormente, se bombea el agua hacia atrás cuando la demanda es baja y se dispone de energía renovable excedente.

Científicos europeos están investigando un método para poder llevar a cabo un proceso similar, pero con aire comprimido en lugar de agua, es decir, utilizando una batería o acumulador de aire para almacenar energía renovable de forma eficiente.

Este proceso, adoptado ya en algunos países, consiste en usar la energía eléctrica excedente para comprimir el aire, que luego se almacena en una caverna subterránea. Cuando sea necesario obtener energía nuevamente, el aire se liberará a través de una turbina de gas generando electricidad.

Desarrollar este sistema no es sencillo. Existen varias iniciativas que usan diferentes metodologías, como se explica en nuestro artículo técnico El Sistema CAES. Todas ellas chocan con problemas técnicos como la alta fugacidad o la pérdida de temperatura.

RICAS 2020

El proyecto de investigación RICAS 2020 (Research Infrastructure related to Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage), auspiciado por la Unión Europea, tiene como objetivo conseguir almacenar el aire comprimido de forma eficiente.

El proyecto pretende sentar las bases para conseguir que el almacenamiento subterráneo de energía se pueda realizar en todos los lugares donde exista una alta demanda, independientemente de las condiciones geológicas. Asimismo, como la excavación de nuevas cavernas acondicionadas al proceso, sería demasiado cara, se están buscando soluciones alternativas como la utilización de minas, túneles y cavernas selladas ya existentes y en desuso en diferentes partes del mundo, que se podrían utilizar como lugares de almacenamiento.

Otro factor a tener en cuenta es el calor. Los dos mayores almacenes de aire comprimido del mundo están en Alemania y Estados Unidos, son cámaras subterráneas creadas en formaciones salinas. Sin embargo, estas plantas pierden una gran parte de la energía potencial del aire comprimido, ya que no incorporan un sistema para almacenar el calor producido durante la etapa de compresión de aire, es decir, no disponen de un sistema adiabático (AA-CAES) avanzado que consiga una mayor eficiencia.

"Cuanto más calor de compresión ha conservado el aire cuando se libera, más trabajo puede realizar a medida que pasa a través de la turbina de gas. Y creemos que seremos capaces de conservar más de ese calor que la tecnología actual de almacenamiento, aumentando así la eficiencia neta de las instalaciones de almacenamiento", afirma Giovanni Perillo, project manager de SINTEF (miembro de RICAS 2020).

La solución planteada por los científicos del proyecto RICAS 2020 para reducir estas pérdidas de energía, se basa en pasar el aire comprimido caliente a través de una segunda caverna llena de roca triturada, transfiriendo de esta forma todo el calor del aire a las rocas:

1. En su camino hacia la caverna subterránea, el aire comprimido caliente pasa a través de una caverna separada llena de roca triturada.
2. El aire calienta la roca, que conservará una gran proporción del calor.
3. El aire frío se almacena en la caverna principal.
4. Cuando el aire sea retornado posteriormente a través de la roca triturada en su camino para ser utilizado en el generador de electricidad, será recalentado nuevamente por las piedras.
5. El aire caliente se expande en la turbina que acciona el generador, produciendo electricidad de forma más eficiente.

Actualmente, en los almacenes existentes, el nivel de eficiencia no supera el 45-55%, es decir, que la energía producida es sólo la mitad de la que se utilizó inicialmente para comprimir el aire en la caverna. Se estima que esta nueva tecnología podría elevar la eficiencia del sistema hasta un 70-80%.

El proyecto RICAS 2020 estudia también el problema de la fugacidad de las cavernas o túneles. Científicos de SINTEF investigan sobre el desarrollo de unas membranas de sellado que permitan mantener los lugares de almacenamiento del aire comprimido totalmente herméticos.

Con la combinación de ambos sistemas, manteniendo una alta eficiencia en el calentamiento del aire comprimido y reduciendo la fugacidad de las cavernas o túneles al máximo, el proyecto RICAS 2020 conseguirá resolver un problema energético y la utilización a coste reducido de cavernas o túneles en desuso.

"Si resulta que nuestra solución funciona correctamente, surgirán nuevas posibilidades emocionantes, no sólo para el almacenamiento de energía, sino también para aplicaciones industriales de aire comprimido", dice Perillo.

Más información del proyecto: http://www.ricas2020.eu/