¿Qué tipos de sistemas de almacenamiento de energía existen?

Almacenamiento químico de energía: hidrógeno y combustibles sintéticos

Los sistemas de almacenamiento químico buscan guardar la energía en forma de enlaces químicos. Lo habitual es usar el excedente de energía para fabricar compuestos que luego se utilizan cuando existe demanda. Estos compuestos, que funcionan como vectores energéticos, van desde los combustibles alternativos y los sintéticos hasta el amoniaco o el hidrógeno. En los últimos años, muchas miradas han estado puestas en el hidrógeno verde, generado con los excedentes de la producción de energía renovable.

El hidrógeno es un gas muy utilizado a nivel industrial. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía (AIE), su demanda mundial alcanzó los 97 millones de toneladas (Mt) en 2023. A pesar de este crecimiento, la producción de hidrógeno de bajas emisiones (incluyendo el generado con renovables y el uso de captura de carbono) apenas representó el 1% del total, manteniéndose el gas natural y el carbón como las fuentes predominantes

Almacenamiento electroquímico: baterías y sistemas BESS

Cuando pensamos en almacenar energía, lo primero que se viene a la cabeza es una pila o una batería como las que tenemos en el ‘smartphone’. A gran escala, los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS, por sus siglas en inglés), como el que se está construyendo en el Barranco de Tirajana, son una de las alternativas más prometedoras en la transición energética. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la capacidad total de almacenamiento en baterías en el sector eléctrico experimentó un crecimiento sin precedentes, duplicándose en 2023 hasta alcanzar los 85 GW. La AIE estima que será necesario incrementar esta capacidad hasta los 1.200 GW al final de la década para cumplir con los objetivos climáticos globales,

Tipos de baterías electroquímicas

Las diferentes tecnologías de baterías utilizan sistemas de almacenamiento electroquímico. Cuando se les aplica electricidad, se produce una reacción química que acumula energía. Cuando es necesario, el mismo dispositivo desencadena una reacción que libera electricidad. En la actualidad, existen multitud de tecnologías en uso y en desarrollo:

• Baterías de ion de litio. También conocidas como baterías Li-Ion, contienen dos electrodos: uno con carga positiva y hecho de litio y otro con carga negativa y hecho, generalmente, de grafito. Cuando los electrones fluyen del primero (el ánodo) al segundo (el cátodo) se produce electricidad y la batería se descarga. En el proceso de carga, el flujo de electrones viaja en sentido opuesto.
• Baterías de ion de sodio. Su funcionamiento es casi idéntico al de las baterías de ion de litio, pero sustituyendo este material por sodio. Su gran ventaja es que el sodio es abundante en la naturaleza, pero presentan por ahora una densidad energética demasiado baja como para integrarse en los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías.
• Baterías de ion de magnesio. Este tipo de baterías se está investigando como sustituto para las de ion de litio, ya que tienen mayor densidad energética y son más estables. Sin embargo, los electrodos de magnesio son, por ahora, difíciles de producir.
• Baterías redox de vanadio. Emplean iones de vanadio en diferentes estados de oxidación para almacenar la energía química. Aunque existen desde hace tiempo, su desarrollo ha sido bastante limitado. Sin embargo, en la actualidad hay varios proyectos en marcha para integrar estas tecnologías en los sistemas BESS.
• Baterías de yoduro de zinc. Desarrolladas en 2015, son una de las tecnologías más recientes y prometedoras, dado su elevado potencial para almacenamiento de energía a gran escala.
• Baterías de flujo orgánico acuoso. También de desarrollo reciente, este tipo de baterías utilizan moléculas orgánicas muy estables para producir la reacción electroquímica. Aunque no se usan todavía a gran escala, sus grandes ventajas son sus bajos costes y la sostenibilidad de sus materiales.

“La gran ventaja de las baterías eléctricas es que son modulares y transportables”, explica el experto de la UNIR. “Sin embargo, requieren de materiales de construcción específicos que pueden llegar a ser difíciles de encontrar, el escalado a grandes tamaños es difícil todavía y la eficiencia aún tiene que mejorar”.

¿Cuál es el sistema de almacenamiento de energía más eficiente?

El sistema de almacenamiento de energía en baterías más eficiente es el basado en baterías de ion de litio. Son las más usadas en los grandes BESS como el Vistra Moss Landing Energy Storage Facility de California (Estados Unidos) que tiene una capacidad de almacenamiento de 400 MW y alcanzará los 750 MW una vez se haya completado el proyecto de expansión que está actualmente en desarrollo.

Sin embargo, atendiendo a los números, las centrales hidroeléctricas reversibles siguen siendo la opción más utilizada. “La tecnología de almacenamiento más eficiente, más madura y con más desarrollo a día de hoy es el bombeo hidráulico”, concluye Javier Sánchez Prieto. “De hecho esta es, de lejos, la tecnología de almacenamiento con más capacidad instalada a nivel mundial”.

El papel de la Inteligencia Artificial en la eficiencia del almacenamiento

Más allá de las infraestructuras físicas, la Inteligencia Artificial (IA) se presenta como una tecnología clave para transformar los sistemas de almacenamiento electroquímico. Gracias al software y la gestión de datos, las baterías dejan de ser contenedores pasivos para convertirse en elementos dinámicos que interactúan con la red eléctrica.

Los sistemas de control impulsados por IA son capaces de procesar múltiples variables externas en tiempo real, como la previsión meteorológica, el nivel de los embalses o el estado operativo de centrales nucleares en otros países. Esta capacidad de análisis permite al sistema predecir las fluctuaciones de precios y decidir de forma estratégica qué servicio es más rentable ofrecer en cada momento.

Esta evolución tecnológica convierte al almacenamiento en un “activo oportunista”, tal y como se destacó durante una mesa redonda sobre el estado actual y futuro de la transición energética en Europa y España organizada por BBVA en la Semana de la Sostenibilidad. “Hay una debilidad en el sistema y hay que aprovecharse de esa debilidad para poder prestar un servicio”, explicó durante la mesa Eugenio Domínguez, vicepresidente de AEPIBAL (Asociacion Empresarial de Pilas Baterias Y Almacenamiento Energético) y CEO de Hesstec.

Para entender la eficiencia del almacenamiento moderno, hay que mirar más allá de la propia batería. La verdadera revolución técnica radica en el procesamiento masivo de datos para tomar las mejores decisiones de forma automática. En palabras de Eugenio: “El cambio fundamental del sector radica en la capacidad de utilizar la inteligencia artificial para absorber y procesar grandes volúmenes de datos en tiempo real”.