Anuncios

El almacenamiento de energías renovables, un globo a la vez

Mateo Jaramillo, director ejecutivo de Form Energy, la cual afirma que, mediante un proceso de oxidación de hierro en el nuevo centro de fabricación de baterías en Weirton, Virginia Occidental,  puede ofrecer una capacidad de almacenamiento de energía a más o menos una décima parte del costo de las baterías de iones de litio, el 9 de febrero de 2024. (Kristian Thacker/The New York Times)

Casi nunca se ha considerado a Cerdeña como un semillero de innovaciones: es una isla árida y rural y algunas de sus señales de tránsito están llenas de agujeros de balas hechos por personas de la localidad que practican el tiro al blanco; el escenario nos recuerda una película del Oeste de Clint Eastwood. Pero en Ottana, en una antigua zona industrial de una planta petroquímica, se está configurando una nueva tecnología que podría ayudar a que el cambio climático no sea tan rápido. El elemento más importante de esta tecnología es tan insólito como su remota ubicación: el dióxido de carbono, la causa principal del calentamiento global.

Energy Dome, una empresa emergente con sede en Milán, tiene en funcionamiento una planta piloto de almacenamiento de energía que está ayudando a resolver un desequilibrio en el mercado local de la energía eléctrica. “Durante el día, en Cerdeña todos se van al mar”, comentó Claudio Spadacini, director general de Energy Dome. “No usan electricidad, pero hay mucha oferta”, añadió refiriéndose a la luz solar tan abundante en la isla.

Energy Dome usa el dióxido de carbono almacenado en un enorme globo, el “domo” del que toma su nombre la empresa, como si fuera una especie de batería. Durante el día, la electricidad de la red eléctrica local, parte de ella producida por unos campos de celdas solares, se usa para comprimir el dióxido de carbono y convertirlo en líquido. En la noche, el dióxido de carbono líquido se vuelve a expandir para convertirse en el gas que impulsa una turbina y produce la electricidad que vuelve a enviarse a la red eléctrica.

Las energías solar y eólica son fuentes de energía renovables de rápido desarrollo, pero para generar electricidad dependen del horario intermitente de la naturaleza. Muchos investigadores y legisladores afirman que es indispensable almacenar esa energía hasta que se requiera, por horas e incluso días, para que las economías realicen la transición y se alejen de los combustibles fósiles. “Impulsar las tecnologías de almacenamiento de energía es fundamental para obtener una red eléctrica descarbonizada”, señaló en un comunicado de 2022 la secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm, cuando su departamento anunció que asignaría más de 300 millones de dólares al almacenamiento de energía de larga duración.

Las empresas están desarrollando y comercializando diversas maneras muy creativas de almacenar la energía renovable: licuando el dióxido de carbono, desoxidando el hierro, calentando torres llenas de arena a temperaturas casi tan calientes como para derretir aluminio. Pero, después de una enorme trasformación energética, no es tarea fácil prever nuestras necesidades futuras de almacenamiento de energía, y no se sabe cuál de estos métodos, si es que alguno, será eficaz y rentable.

“Es en verdad urgente descarbonizar la electricidad en una línea de tiempo que avanza mucho más rápido de lo que habíamos considerado en el pasado”, comentó Elaine Hart, directora fundadora de la empresa consultora de energías limpias Moment Energy Insights LLC. “Actualmente, no necesitamos tecnologías como el almacenamiento de energía de larga duración ni el hidrógeno, pero es posible que en los próximos 15 o 20 años las necesitemos a gran escala, así que estamos en un momento decisivo para su desarrollo”.

Trabajadores usan paletas eléctricas para alisar el suelo de cemento de lo que se convertirá en el centro de fabricación de baterías de Form Energy, en el sitio de la antigua planta de acero de Weirton, Virginia Occidental, el 9 de febrero de 2024. (Kristian Thacker/The New York Times)
Trabajadores usan paletas eléctricas para alisar el suelo de cemento de lo que se convertirá en el centro de fabricación de baterías de Form Energy, en el sitio de la antigua planta de acero de Weirton, Virginia Occidental, el 9 de febrero de 2024. (Kristian Thacker/The New York Times)

El remplazo de las normas

Durante décadas, muchas empresas de electricidad respondieron a la demanda fluctuante usando almacenamiento por bombeo hidroeléctrico, el cual genera electricidad cuando sube su demanda y, luego, bombea agua de un depósito más bajo a uno más alto para almacenar energía cuando hay un exceso de suministro. Ahora, algunas empresas están instalando un nuevo almacenamiento por bombeo hidroeléctrico para equilibrar la producción solar y eólica. Muchas otras empresas están instalando conjuntos de baterías de iones de litio para almacenar el exceso de energía producida por las energías renovables y, ahora, está floreciendo ese mercado.

Pero estos métodos de almacenamiento tienen sus limitaciones. El bombeo hidroeléctrico requiere entornos montañosos —que modifica— y cuesta mucho dinero construir las instalaciones. El litio es un recurso limitado y su extracción casi siempre es una tarea sucia, por lo que se vuelve demasiado caro cuando se diseña para almacenar energía durante mucho más de cuatro horas, lo que podría ser una posibilidad importante si fuentes intermitentes proporcionan la mayor parte de la energía de una red.

“El almacenamiento de larga duración casi nunca se vuelve necesario hasta que se llega a altos niveles de energía solar y eólica”, mencionó Scott Murtishaw, director ejecutivo de California Energy Storage Alliance, un grupo industrial que promueve un mayor almacenamiento en las redes eléctricas. “Pero es de vital importancia que nos comprometamos a descarbonizar en verdad la red”.

Westinghouse Electric, un proveedor de productos y servicios para los operadores de plantas nucleares, afirma que su nueva tecnología para el almacenamiento de energía, la cual depende del dióxido de carbono, al igual que el método de Energy Dome, es mejor que el bombeo hidroeléctrico y los iones de litio. La tecnología de esta empresa funciona como una bomba de calor y usa dióxido de carbono en un estado supercrítico —a una presión y una temperatura tan altas que actúa como un híbrido de un líquido y un gas— para transferir el calor, producido por un exceso de electricidad, a bloques de concreto. Posteriormente, el calor almacenado en los bloques se emplea para generar electricidad. “Es un poco irónico que el dióxido de carbono sea el material que haya originado tantas innovaciones”, señaló John Battaglini, vicepresidente de Westinghouse para el desarrollo de nuevos mercados para el continente americano.

El mes de septiembre, Westinghouse anunció que construiría un centro de almacenamiento de 100 megavatios en Alaska, lo suficiente para abastecer a cerca de 80.000 hogares estadounidenses promedio hasta por doce horas. Añadió que este centro costaría aproximadamente la mitad de uno que usa baterías de iones de litio: “Estamos muy contentos por el aspecto económico”.

De mayor duración

Algunas empresas están previendo un momento en el que la mayor parte de nuestra electricidad provenga de las energías renovables y en que las redes requieran un almacenamiento de duración mucho más larga. La empresa Form Energy, con sede en Somerville, Massachusetts, pretende ofrecer electricidad por 100 horas, después de que algunos estudios revelaron que las redes que se basan en energías renovables tendrían que poder proporcionar energía de respaldo durante aproximadamente ese mismo tiempo.

Con el fin de ofrecer tanta capacidad de una manera asequible, Form Energy debía encontrar un proceso de almacenamiento a muy bajo costo, así que la empresa recurrió a un material barato y muy común que experimenta una reacción bien entendida: la oxidación, o corrosión, del hierro, el cual produce energía a medida que se oxida; al devolver la energía al sistema, Form Energy puede revertir la reacción y almacenar la energía, la cual después puede liberarse cuando se vuelve a oxidar el hierro.

El sistema de almacenamiento de Form Energy usa una forma de hierro afinada especialmente para aumentar al máximo la reversibilidad y la durabilidad. “Ahí es donde nosotros tenemos muchos inventos”, comentó Mateo Jaramillo, cofundador y director general de Form Energy. “Esta es una de las jugadas claves, nuestro secreto comercial”.

Form Energy asegura que puede ofrecer una capacidad de almacenamiento a un precio de aproximadamente una décima parte de las baterías de iones de litio.

Los efectos “dunkelflaute” y Schwarzenegger

La empresa Corre Energy, con sede en los Países Bajos, está trabajando en el almacenamiento de energía para varios días comprimiendo aire a altas presiones dentro de cavernas de sal, donde los depósitos naturales de sal bajo la tierra se disuelven y dejan grandes huecos vacíos.

El mes de junio, Corre Energy anunció un acuerdo en Alemania para proporcionar hasta 640 megavatios de electricidad, lo suficiente para abastecer a cerca de 1,6 millones de hogares alemanes, durante hasta 125 horas, a más o menos una décima parte del costo de los iones de litio. En estos momentos, el socio de Corre Energy está desarrollando cuatro cavernas ahí, dos de las cuales están programadas para entrar en funcionamiento en 2027.

Corre Energy afirma que la demanda de almacenamiento de larga duración es alta en el norte de Europa, donde prefieren las energías renovables, pero hay una propensión a periodos de varios días con poco viento y poca luz solar, lo que en el sector de las energías renovables (y en alemán) se conoce como “dunkelflaute”.

“Estamos respondiendo a esa demanda acelerada” de almacenamiento de larga duración, explicó Keith McGrane, director general de Corre. “Se trata del efecto ‘dunkelflaute’”.

Algunas empresas están en busca de métodos que pueden sonar asombrosamente simples. Una empresa emergente finlandesa llamada Polar Night Energy usa el exceso de electricidad para calentar arena a temperaturas de hasta 593 grados Celsius. Luego, esta arena se puede usar para proporcionar 100 horas de calor a los hogares y los negocios de la localidad. Este mes, la compañía anunció un acuerdo para construir un centro de almacenamiento para el pueblo de Pornainen, con una disminución prevista de emisiones de casi el 70 por ciento. La empresa está desarrollando un método para, además de calor, comenzar a ofrecer electricidad.

Tommi Eronen, el director general de Polar Night Energy, participó en el mes de mayo en un congreso sobre el cambio climático en Viena. Promovió la empresa con otros asistentes simpatizantes de las energías limpias, entre ellos Arnold Schwarzenegger, el fundador del congreso. “Fue divertido pasar tres días con Arnold. Se portó muy bien”, comentó Eronen. “Desde luego, en algunos puntos no estuvimos de acuerdo. A mí me gusta más usar la bicicleta que el automóvil”.

La creación de un nuevo mercado

El camino que va desde el concepto hasta la empresa y la infraestructura siempre es incierto, y el almacenamiento de energía a largo plazo enfrenta algunos retos particulares.

“No se sabe qué se necesitará si no hay un modelo”, señaló Murtishaw. “Es como el iPhone, un producto que no sabíamos que necesitábamos hasta que alguien lo hizo”.

Otra dificultad para los nuevos métodos de almacenamiento es el predominio y la mejora constante de las baterías de iones de litio. A medida que los fabricantes mejoran el diseño de las baterías y aumentan su producción, el costo sigue disminuyendo, lo que poco a poco hace que las baterías de de iones de litio sean más económicas para duraciones más largas.

Estos desafíos han perjudicado a algunos fabricantes de almacenamiento a largo plazo. Azelio, una empresa que almacenaba energía en forma de calor en una aleación de aluminio dentro de unidades modulares, se declaró en quiebra el mes de julio.

No obstante, algunos proveedores de almacenamiento de larga duración afirman que el mercado está creciendo con rapidez y que están acelerando la construcción para satisfacer la demanda.

En Ottana, hay excavadoras que están quitando el escombro ennegrecido de los restos de viejos edificios industriales para dejar el lugar a un almacén a escala comercial de Energy Dome, el cual contendrá 40 veces más energía que la planta piloto adyacente. Pese las diferencias a nivel superficial, Spadacini describió el flamante almacén de Energy Dome como una especie de descendiente del generador de petróleo que solía funcionar en ese mismo sitio. “La energía del petróleo era energía solar y estaba almacenada con cierta eficiencia en el petróleo”, comentó y observó que el petróleo se deriva principalmente de las plantas fotosintéticas. “Tenemos que almacenar y usar esa energía de manera tan directa y eficiente como sea posible”.

c.2024 The New York Times Company