Energía y medio ambiente

Sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES)

Sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES)

Sistema de almacenamiento de energía de SustainX (ICAES)

El almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) utiliza el excedente de energía para comprimir el aire que luego se almacena en un depósito subterráneo. La compresión del aire genera calor. El aire se puede liberar a una cámara de combustión en una turbina de gas para generar electricidad. Por supuesto, el objetivo, junto con otras formas de almacenamiento de energía y otros enfoques, como las redes inteligentes y las estrategias de reducción de la demanda, es proporcionar un medio en el que la energía renovable intermitente, como la solar y la eólica, pueda reemplazar a los combustibles fósiles.

Actualmente, el almacenamiento de energía está dominado por bancos de baterías, pero otras formas de almacenamiento de energía están comenzando a aparecer junto a ellos. CAES es uno de ellos.

El primer sistema de este tipo fue una planta de 290 MW desarrollada por E.ON-Kraftwerk en Huntorf, Alemania, en 1978. La intención era ayudar a gestionar las cargas de la red almacenando electricidad como aire presurizado durante la noche cuando la demanda era baja y liberándola de nuevo. cuando la demanda aumentó. La planta aún está operativa y se utiliza como energía de respaldo. El aire comprimido, al igual que con otros sistemas similares, se almacena en cavernas de sal subterráneas que tardan 8 horas en llenarse a una velocidad de 108 kilogramos por segundo. Cuando se necesita electricidad nuevamente, el aire comprimido se libera y se calienta quemando gas natural. La expansión del aire impulsa una turbina de 320 MW durante 2 horas, después de lo cual las cavernas deben rellenarse. Aunque la mayoría de las otras plantas CAES operan según el mismo principio, han tendido a enfocarse adicionalmente en retener el calor producido durante el proceso de compresión, lo que aumenta la eficiencia de la planta en su conjunto.

Hay tres formas de lidiar con el calor producido durante la compresión. Las plantas de almacenamiento adiabático retienen el calor y lo reutilizan para liberar el aire comprimido, lo que hace que la planta tenga una eficiencia del 70 al 90 por ciento. Las plantas de almacenamiento para diabéticos disipan el calor a la atmósfera a través de intercoolers de calor, con otra fuente de calor que se utiliza para liberar el aire de las turbinas cuando es necesario. Finalmente, existen plantas de almacenamiento isotérmico que emplean intercambiadores de calor para tratar de mantener iguales las temperaturas internas y externas. El calor producido durante la compresión se libera, nuevamente, a la atmósfera y se introduce otra fuente de calor cuando es necesario liberar el aire. De estos tres métodos, la mayoría de las empresas están intentando encontrar formas de retener el calor producido inicialmente por el proceso de compresión.

Recientemente, dos empresas de almacenamiento de energía de América del Norte, General Compression y NRStor, han estado trabajando para desarrollar una propuesta para el almacenamiento de energía en Ontario, con el apoyo de un grupo de gestión de activos llamado Northwater Capital Management. El objetivo de la propuesta CAES es ayudar a proporcionar valor a los pagadores de facturas mediante el uso del almacenamiento de energía para integrar la energía eólica en la red y también al permitir la nivelación de carga, en la que el almacenamiento de energía por la noche, cuando la demanda cae, con el fin de recuperarla. en la red por la mañana, cuando la demanda vuelve a subir. Esto reduciría la necesidad de turbinas de combustibles fósiles.

General Compression ha desarrollado un sistema de almacenamiento avanzado de energía de compresión general (GCAES), con un prototipo en Gaines, Texas. Este funciona con una turbina eólica de 2 MW y utiliza una caverna de sal subterránea como depósito de aire. Puede entregar 1,6 MW de energía durante un máximo de 150 horas antes de tener que recargarla.

Desafortunadamente, el calor generado por los sistemas CAES hace que el aire se expanda, lo que hace que la compresión sea un problema. Además, cuando se libera el aire comprimido, se enfría y esto reduce la cantidad de energía disponible. También puede haber un problema con la acumulación de hielo. La quema de gas natural puede solucionar este problema calentando el aire de descompresión, pero esto es costoso y produce dióxido de carbono. El sistema GCAES aborda estos problemas capturando el calor y almacenándolo en un estanque, para luego utilizarlo para calentar el aire liberado durante el ciclo de generación.

Los cálculos realizados hasta ahora han demostrado que el costo instalado del almacenamiento de larga duración es una décima parte del costo del almacenamiento en baterías de iones de litio.

Impresión artística del sistema CAES que la empresa de Texas Apex CAES está trabajando para desarrollar [Fuente de la imagen: Apex CAES]

En Irlanda, la compañía de energía renovable Gaelectric planea construir una instalación CAES de £ 300 millones para la cual tendrá que construir nuevas cavernas de sal subterráneas. Este plan ha provocado cierta controversia, con afirmaciones de que la empresa podría utilizarlos para la eliminación de residuos una vez finalizado el proyecto. Se han planteado otras preocupaciones sobre la propuesta de bombear salmuera al mar, lo que podría afectar negativamente a la vida marina. Sin embargo, también podría darse el caso de que estas preocupaciones hayan sido tratadas hasta cierto punto por activistas locales contra las energías renovables preocupados por el impacto visual.

La empresa de California LightSail Energy también está trabajando en CAES. La cofundadora y científica en jefe, Danielle Fong, dice que el objetivo de su empresa es "producir el sistema de almacenamiento de energía más limpio y económico del mundo". LightSail Energy pretende hacer esto capturando el exceso de calor producido por el proceso de compresión que anteriormente se había desperdiciado. Su enfoque incorpora un elemento de almacenamiento de energía y tanques de almacenamiento de alta presión para gases naturales e industriales. El dispositivo de almacenamiento de energía aún está en desarrollo, pero la empresa tiene previsto vender los tanques de almacenamiento a empresas de logística que distribuyen y recuperan gas natural y también a estaciones de servicio de gas natural comprimido. Se utilizarán tanques similares en el producto de almacenamiento de energía de la empresa cuando esté completamente desarrollado y esté listo para su comercialización. Los ingresos generados por los tanques de almacenamiento de gas natural también ayudarán a generar ganancias y capacidad de producción para la solución de almacenamiento de energía.

LiGE está desarrollando un sistema de almacenamiento de energía fuera de la red, basado en CAES y construido con componentes personalizados. Estos incluyen la electrónica en el software de supervisión y generación de informes de control, los recipientes a presión compuestos que se fabrican para un requisito de "fatiga cero" y son a prueba de explosiones. El sistema también mide calor, presión, vibración, tasas de flujo, corriente, voltaje y una serie de medidas de seguridad. El sistema de almacenamiento está diseñado para ser a prueba de manipulaciones, ya que cualquier intento de manipularlo apagará el sistema y lo despresurizará. La única forma de volver a abrir el contenedor que contiene el sistema es mediante un técnico de LiGE convocado desde la oficina central. Del mismo modo, solo los técnicos de LiGE podrán mantenerlo y ponerlo en marcha. El sistema utiliza energía generada principalmente, pero no exclusivamente, a partir de energía solar. Esto impulsa un motor hidráulico que a su vez impulsa un compresor. El aire comprimido se almacena en tanques de aire y la operación inversa acciona un alternador que suministra la energía a cualquier establecimiento al que sirva el sistema de almacenamiento de energía, ya sea una fábrica u otro edificio o lo que sea. LiGE estima que la eficiencia del sistema supera el 90 por ciento. Además de servir en un papel fuera de la red, también se puede utilizar para suministro de energía ininterrumpida.

El almacenamiento de energía, en cualquier forma, tendrá que desempeñar un papel vital en nuestras redes de energía a medida que se genere más energía a partir de fuentes renovables. Por ejemplo, se ha estimado que el Reino Unido necesitará almacenar alrededor de 200 GWh de electricidad para 2020. CAES parece cada vez más que podría convertirse en un método muy viable y empleado regularmente para hacer precisamente eso.

Ver el vídeo: Energía solar: una estafa renovable (Octubre 2020).