Sistemas de Almacenamiento de Energía

Los sistemas de almacenamiento guardan la energía para utilizarla en un momento más conveniente. Son el complemento ideal para un recurso que abunda en Chile: la energía renovable variable.

Conoce los tipos de tecnologías:

Hidráulica

Hidráulica

Solar

Solar

Eólica

Eólica

Térmica

Térmica

Bioenergía

Bioenergía

Geotérmica

Geotérmica

Almacenamiento

Almacenamiento

Hidrógeno

Hidrógeno

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Fundamentos básicos del almacenamiento 

 

El almacenamiento es el proceso mediante el cual se guarda energía, ya sea como electricidad o en otra forma de energía, en un momento en el tiempo, para que luego esta pueda ser utilizada en otra ocasión. Este proceso es precisamente lo que ocurre en una pila recargable, o en la batería de un auto, que almacenan energía para aprovecharla según sea necesario.

Los sistemas de almacenamiento han cobrado una gran relevancia para el sector eléctrico, debido a que tienen el potencial de ser el complemento ideal para un recurso que abunda en Chile: la energía renovable, en especial, las energías renovables variables, como el sol, el viento, el agua o del mar. En nuestro país, tenemos un potencial de más de 190 GW de energía eólica y más de 1.100 GW de energía solar. Estas fuentes son esencialmente variables: no hay sol de noche o no siempre hay viento y dependen de las condiciones climáticas. Por este motivo, el almacenamiento de electricidad tiene el potencial de jugar un rol fundamental en proveer de manera continua y segura energía eléctrica renovable, y contribuir así a la descarbonización de la economía del país, y ser un aliado clave en la transición energética del sector de generación eléctrica, ayudando a avanzar hacia un Chile más sustentable.

Capacidad instalada almacenamiento

De acuerdo a la base de datos del U.S. Department of Energy [1], al 2020, a nivel global, existen 191,5 GW de potencia en unidades de almacenamiento, incluyendo centrales hidroeléctricas de bombeo. Estas centrales han sido la principal forma de almacenamiento en sistemas eléctricos por muchos años. Excluyendo esta tecnología, existen alrededor de 10 GW de potencia en unidades de otros formatos, los que incluyen formas de almacenamiento térmico, baterías y almacenamiento mecánico. Las baterías de litio son, por su parte, un caso interesante: si bien representan una porción menor de la capacidad instalada, se han vuelto la tecnología dominante en nuevas instalaciones de almacenamiento desde el año 2016 debido a importantes caídas en sus costos (siempre excluyendo centrales de bombeo) [2].

 

 Tecnología Capacidad Instalada Global (MW) Participación sin centrales de bombeo (%) Participación con centrales de bombeo (%)
Aire Comprimido 8,4 0,1% 0,00%
Electroquímico 3.300 33,3% 1,72%
Electromecánico 2.600 26,3% 1,36%
Almacenamiento Hidrógeno 20,4 0,2% 0,01%
Plomo-Carbono 0,39 0,0% 0,00%
Aire Líquido 5,4 0,1% 0,00%
Baterías de Ion-Litio 750 7,6% 0,39%
Almacenamiento Térmico 3.300 33,3% 1,72%
Subtotal 9.900 100,0% 5,17%
Bombeo hidroeléctrico 181.500 - 94,78%
Total 191.500 - 100,00%

Tipos de sistemas de almacenamiento

 

Actualmente existen muchas tecnologías capaces de almacenar energía, desde las baterías en los celulares y computadoras, hasta combustibles bajos en emisiones, como el hidrógeno verde. Así mismo, estas tecnologías tienen una gran cantidad de aplicaciones, en una gran cantidad de industrias y escalas: se utilizan en dispositivos de salud, como los marcapasos; aplicaciones de transporte, cómo los autos y camiones eléctricos; y en sistemas eléctricos, como las baterías de litio de gran escala o como embalses de bombeo, entre otros. Una forma de clasificar, por lo tanto, esta gran diversidad de tecnologías de almacenamiento, es en base al proceso de conversión energética que utiliza cada una de estas alternativas. Se presenta a continuación una lista de tipos de almacenamiento utilizados por tecnologías existentes, basada en [3].

 

Almacenamiento Térmico

Consiste en usar la energía disponible para enfriar o calentar algún medio de almacenamiento (aguas calientes, sales derretidas, materiales con cambio de fase), el cual después puede ser aprovechado para generar calor o electricidad [4]. Este es el proceso que utilizan, por ejemplo, las centrales de concentración solar de potencia, que almacenan el calor del sol utilizando una cámara de sales fundidas para luego generar electricidad a cualquier hora del día o la noche.

 

Almacenamiento Eléctrico

Consiste en usar la energía disponible para cargar capacitores, conductores u otro material, generando campos electrostáticos o campos magnéticos, que pueden ser conservados y utilizados más adelante para devolver la electricidad al sistema [5, 6]. Este es el proceso que utilizan, por ejemplo, los supercapacitores y los sistemas de almacenamiento de energía magnética por superconducción.

 

Almacenamiento Mecánico

Consiste en convertir la energía disponible en energía mecánica, ya sea mediante el movimiento de una masa (método empleado por Flywheels, o baterías inerciales), la elevación de un cuerpo, típicamente de agua (método empleado por centrales hidroeléctricas de bombeo), o la compresión de un gas (método empleado por baterías de aire comprimido) [7]. Todas estas formas de energía mecánica pueden luego ser convertidas en electricidad y ser utilizadas en otro momento.

 

 

Almacenamiento Químico

Consiste en utilizar la energía disponible para obtener compuestos y/o elementos con alta densidad energética, que tengan el potencial de ser utilizados con posterioridad para generar calor mediante algún proceso de combustión (como es el caso del Hidrógeno verde, que se puede obtener con electricidad renovable, y luego ser utilizado sin generar emisiones).

 

 

Almacenamiento Electroquímico

Consiste en utilizar la energía disponible para, mediante un proceso de reacciones químicas, generar una diferencia de potencial eléctrico entre un ánodo y un cátodo [8]. El objetivo es que este proceso pueda ser posteriormente reversado para generar electricidad, como es el caso de las baterías de ión-litio, baterías de plomo-ácido, o las baterías de flujo redox.

[1] DOE Global Energy Storage Database | 2020
[2] WEC, Energy Storage Monitor - Latest trends in energy storage | 2019
[3] Deloitte, Energy storage: Tracking the technologies that will transform the power sector | 2015
[4] IRENA, Thermal energy storage: Technology brief | 2013
[5] Buckles and Hassenzahl, "Superconducting magnetic energy storage", in IEEE Power Engineering Review | 2000
[6] Librich et al, "Supercapacitors: Properties and applications", in Journal of Energy Storage | 2018
[7] Mahmoud et al, "A review of mechanical energy storage systems combined with wind and solar applications", in Energy Conversion and Management | 2020
[8] Goodenough, "Electrochemical energy storage in a sustainable modern society", in The Royal Society of Chemistry | 2014

 

Sistemas de Almacenamiento que son parte de Generadoras de Chile

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