1. Descripción general
La tecnología de almacenamiento de energía se puede clasificar en dos grandes categorías: almacenamiento físico y almacenamiento químico. El almacenamiento físico incluye tecnologías como el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, el aire comprimido, el almacenamiento mediante volante de inercia, el almacenamiento por gravedad y el almacenamiento por cambio de fase. El almacenamiento químico incluye baterías de iones de litio, baterías de flujo, baterías de iones de sodio y tecnologías de almacenamiento de hidrógeno (amoniaco).
El almacenamiento de energía de nueva generación se refiere a tecnologías que principalmente generan energía eléctrica, excluyendo el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo. En comparación con este último, las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía ofrecen flexibilidad en la ubicación, plazos de construcción reducidos, respuesta rápida y diversas características funcionales.
Las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía se aplican ampliamente en diversos sectores del sistema eléctrico, transformando profundamente las características operativas de los sistemas tradicionales. Se han convertido en elementos indispensables para el funcionamiento seguro, estable y económico de los sistemas eléctricos.
2. Almacenamiento de energía mecánica
El almacenamiento de energía mecánica incluye principalmente el almacenamiento de energía mediante aire comprimido y el almacenamiento de energía mediante volante de inercia.
Almacenamiento de energía mediante aire comprimido (CAES): El CAES utiliza el excedente de electricidad durante los períodos de baja demanda para comprimir aire, que se almacena y posteriormente se libera durante los períodos de máxima demanda para generar energía mediante una turbina de gas. El CAES es adecuado para aplicaciones a gran escala, como parques eólicos, debido a su capacidad para reducir la demanda máxima, pero requiere condiciones geográficas específicas.
Almacenamiento de energía mediante volante de inercia: Este método utiliza energía eléctrica para acelerar un rotor situado en el vacío, convirtiendo la energía eléctrica en energía cinética para su almacenamiento. El almacenamiento de energía mediante volante de inercia se caracteriza por tiempos de descarga cortos y capacidades reducidas, lo que lo hace ideal para aplicaciones como sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y regulación de frecuencia. Sin embargo, su densidad energética es relativamente baja, manteniendo la potencia solo durante unos segundos o minutos.
3. Almacenamiento electroquímico de energía
El almacenamiento electroquímico de energía es un campo destacado que incluye varios tipos de baterías:
Baterías de iones de litio: La tecnología de almacenamiento electroquímico más madura y utilizada, actualmente en producción a gran escala y con el crecimiento más rápido y la mayor cuota de mercado.
Baterías de plomo-ácido: Estas baterías tienen electrodos compuestos principalmente de plomo y sus óxidos, con un electrolito de ácido sulfúrico. Son una tecnología consolidada con un rendimiento estable, pero presentan inconvenientes como largos tiempos de carga, alta contaminación y una vida útil corta.
Baterías de flujo: Aún en fase de demostración, las baterías de flujo se pueden clasificar según sus sistemas electrolíticos en baterías de flujo redox de vanadio, de zinc-hierro, de zinc-bromo y de hierro-cromo. Las baterías de flujo redox de vanadio son las más comercializadas, mientras que las demás avanzan rápidamente hacia la industrialización.
Baterías de iones de sodio: Estas baterías utilizan la intercalación y desintercalación de iones de sodio entre el ánodo y el cátodo para la carga y descarga. La tecnología de iones de sodio aún se encuentra en fase experimental y está en proceso de investigación y pruebas.
4. Almacenamiento de energía electromagnética
El almacenamiento de energía electromagnética incluye el almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES) y el almacenamiento de energía mediante supercondensadores, adecuados para aplicaciones que requieren una descarga rápida y alta potencia.
Almacenamiento de Energía Magnética Superconductora (SMES): Almacena energía eléctrica en un campo magnético con capacidades de carga/descarga rápidas y alta densidad de potencia. A pesar de la disponibilidad de productos SMES comerciales de baja y alta temperatura, su aplicación en redes eléctricas sigue siendo limitada debido al alto costo y al complejo mantenimiento de los materiales superconductores, lo que los mantiene en fase experimental.
Supercondensadores: Almacenan energía eléctrica mediante principios electrostáticos, con una baja resistencia a la tensión del material dieléctrico. Por lo tanto, los supercondensadores tienen una capacidad de almacenamiento de energía limitada, baja densidad energética y altos costos de inversión.
5. Almacenamiento de energía química
El almacenamiento de energía química se refiere principalmente a las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno. Estas convierten la electricidad intermitente o excedente en hidrógeno mediante electrólisis para su almacenamiento, el cual puede reconvertirse en energía eléctrica utilizando pilas de combustible u otros dispositivos de generación cuando sea necesario.
Según el informe "Investigación sobre la trayectoria de desarrollo de las estaciones de almacenamiento de energía de hidrógeno para la reducción de picos de demanda" de Polaris, la eficiencia actual de generación de energía de los sistemas de pilas de combustible de hidrógeno es de aproximadamente el 45 %. Si se considera la pérdida de energía durante la electrólisis del agua, la eficiencia global del sistema de generación de energía a partir del almacenamiento de hidrógeno es de aproximadamente el 35 %. Mejorar la eficiencia de conversión de energía es un reto crucial, y el desarrollo industrial a gran escala del almacenamiento de energía de hidrógeno requiere un tiempo considerable.
