Aquí hay algo que mantiene despiertos a los planificadores energéticos por la noche: ¿qué sucede cuando el viento deja de soplar y el sol se pone, pero todos siguen cargando sus autos eléctricos y haciendo funcionar sus aires acondicionados? Ya no es un problema hipotético. A medida que los países se esfuerzan más por alcanzar objetivos de energía renovable, nos topamos con una realidad que es a la vez obvia y sorprendentemente compleja.-La energía eólica y solar son fantásticas cuando funcionan, pero son exasperantemente inconsistentes cuando realmente las necesitan.
La respuesta breve a la pregunta de si el almacenamiento de energía a gran escala puede satisfacer la demanda es: técnicamente sí, pero todavía no estamos ni cerca de estar preparados para ello. Y el camino para llegar allí es más complicado de lo que la mayoría de los documentos políticos quieren admitir.
Por qué esto importa más de lo que piensas
La mayoría de la gente entiende que los paneles solares no funcionan de noche. Lo que es menos obvio es cuán salvaje puede ser la variabilidad. Me refiero a semanas-a veces meses-en las que la generación eólica en todo un país puede caer a una fracción de su capacidad. A los patrones climáticos no les importan nuestras necesidades energéticas, y los datos históricos muestran algunas verdades bastante incómodas sobre cuánto tiempo pueden durar estas pausas.
La situación de Gran Bretaña ilustra esto perfectamente. Están comprometidos a lograr cero emisiones netas para 2050, lo que significa cantidades masivas de turbinas eólicas y parques solares. Pero incluso si se construyera suficiente capacidad renovable para, en teoría, abastecer al país dos veces, todavía habría períodos en los que la generación se queda corta. La brecha tampoco es pequeña. Estamos hablando de la necesidad de almacenar energía en escalas que eclipsan cualquier cosa actualmente en funcionamiento-aproximadamente mil veces más de lo que todas las instalaciones hidroeléctricas de bombeo de Gran Bretaña pueden proporcionar combinadas. Eso no es un error tipográfico.
¿Cuáles son entonces las opciones para el almacenamiento de energía a gran escala?
Aquí es donde las cosas se ponen interesantes, porque no existe una solución mágica. Las diferentes tecnologías de almacenamiento destacan en diferentes cosas, y lo que funciona para almacenar energía durante unas horas no se parece en nada a lo que se necesita para el almacenamiento estacional.
BateríasRecibe todos los titulares y por una buena razón-están mejorando rápidamente y funcionan de manera brillante para el almacenamiento a corto-plazo. Pero aquí está el problema: las baterías son caras cuando se las amplía para almacenar días o semanas de electricidad de un país. La economía simplemente no funciona todavía para el almacenamiento de energía a gran escala más allá de unas 4-6 horas de respaldo. Son excelentes para suavizar los baches, pero no tan buenos para superar un tramo de dos semanas de poco viento.
Hidrobombaes la antigua y confiable-bomba de agua cuesta arriba cuando tienes exceso de electricidad, y déjala correr hacia abajo a través de turbinas cuando necesites energía. Funciona, está probado y es relativamente eficiente. ¿El problema? Geografía. Se necesita el tipo de terreno adecuado con embalses adecuados, y la mayoría de los buenos sitios ya están ocupados. La construcción de nuevos proyectos hidroeléctricos de bombeo tropieza con todo tipo de obstáculos ambientales y de planificación.
Almacenamiento de aire comprimidoSuena inteligente-usar el exceso de electricidad para comprimir el aire en cavernas subterráneas y luego liberarlo para impulsar turbinas. Pero en realidad nunca despegó comercialmente. La eficiencia del viaje de ida y vuelta-no es muy buena y se necesitan formaciones geológicas específicas.
Entonces hayalmacenamiento de hidrógeno, que puede parecer exótico pero es probablemente la solución más práctica para el almacenamiento de energía verdaderamente a gran escala durante largos períodos. El concepto es bastante sencillo: utilizar el exceso de electricidad renovable para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. Almacene el hidrógeno y luego quémelo en plantas de energía o páselo por celdas de combustible cuando necesite electricidad nuevamente.
Por qué el hidrógeno sigue apareciendo en estas conversaciones
Lo que hace que el almacenamiento de hidrógeno se destaque no es la eficiencia.-En realidad, es bastante ineficiente en comparación con las baterías, perdiendo quizás entre un 60 y un 70 % de la energía en el viaje de ida y vuelta. Pero la eficiencia no lo es todo. Lo que importa para el almacenamiento de energía a gran escala es el costo por unidad de capacidad de almacenamiento, y aquí es donde el hidrógeno en cavernas de sal se vuelve convincente.
Las cavernas de sal son notables para este propósito. Puedes solución-minarlos (básicamente, disolver la sal con agua) y quedarán naturalmente sellados y estables. Más importante aún, son enormes. Una sola caverna puede almacenar suficiente hidrógeno para generar gigavatios-hora de electricidad. Y lugares como Gran Bretaña-junto con muchos otros países-tienen importantes depósitos de sal bajo tierra que podrían albergar la enorme capacidad de almacenamiento de la que estamos hablando.
La economía también funciona de manera diferente. Con las baterías, el coste aumenta aproximadamente de forma lineal con la capacidad:-el doble de almacenamiento y el doble de precio. En el caso del hidrógeno en cavernas de sal, la parte cara son los equipos de electrólisis y las pilas de combustible (o plantas de energía) para convertirlo nuevamente en electricidad. ¿El almacenamiento en sí? Relativamente barato por unidad una vez que hayas excavado la caverna. Esto lo hace especialmente adecuado para almacenar grandes cantidades de energía que pueden permanecer allí durante meses antes de que la necesite.
El problema del tiempo del que a nadie le gusta hablar
Aquí es donde las ambiciones políticas chocan con la realidad física: construir esta infraestructura lleva tiempo. Mucho tiempo. Solución Explotar una caverna de sal no es algo que se haga durante un fin de semana. Estamos hablando de años para una sola caverna y necesitas muchas. Las instalaciones de electrólisis de hidrógeno, los oleoductos, los equipos de generación de energía-todo esto requiere no sólo dinero sino también plazos de construcción prolongados.
Si el Reino Unido (o cualquier país) realmente quiere un almacenamiento de energía a gran escala listo para cuando lo necesite, la construcción debe comenzar más o menos ahora. No dentro de cinco años después de otra ronda de estudios de viabilidad, sino ahora. La brecha entre "probablemente deberíamos pensar en esto" y "necesitamos desesperadamente esta operación" se cierra más rápido de lo que la gente cree.
¿Puede realmente manejar la demanda?
Volviendo a la pregunta original: los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala pueden, en teoría, satisfacer la demanda, pero sólo si construimos suficientes a tiempo y combinamos diferentes tecnologías de manera adecuada. Querría baterías para equilibrar las horas-a-horas, tal vez algo de energía hidráulica de bombeo cuando esté disponible y almacenamiento masivo de hidrógeno para esos períodos prolongados de baja generación renovable.
La verdadera limitación no es la tecnología-sino la fuerza de voluntad y la inversión. Los sistemas que necesitamos son técnicamente viables, pero requieren compromisos y gastos ahora para obtener beneficios que muchas personas consideran abstractos. La infraestructura de hidrógeno no genera comunicados de prensa interesantes como lo hace una nueva granja solar, aunque es igualmente crucial.
También hay preguntas sobre cómo crear mecanismos de mercado que incentiven la creación de capacidad de almacenamiento que podría permanecer inactiva la mayor parte del tiempo. Los mercados de electricidad tradicionales no fueron diseñados para este tipo de requisito de flexibilidad. Alguien tiene que pagar por construir y mantener reservas de almacenamiento masivas incluso durante años en los que los patrones climáticos son favorables y apenas se utilizan.
Lo que debe suceder
Para que el almacenamiento de energía a gran escala pueda atender realmente la demanda a medida que hacemos la transición a las energías renovables, es necesario alinear varias cosas. Los marcos de inversión deben reconocer el valor del almacenamiento que rara vez se utiliza pero que es de vital importancia-como un seguro que esperas no reclamar nunca. Los permisos de planificación y las evaluaciones ambientales deben avanzar más rápido sin sacrificar una supervisión adecuada. Y, sinceramente, el público debe comprender que el "futuro de la energía limpia" incluye mucha infraestructura que no es glamorosa pero sí absolutamente necesaria.
La alternativa no es atractiva. Sin un almacenamiento de energía adecuado a gran escala, lo que queda es un respaldo de combustibles fósiles, lo que va en contra del propósito, o aceptar apagones periódicos cuando las energías renovables no pueden satisfacer la demanda, algo que nadie quiere. O construyes excesivamente capacidad renovable hasta el punto de que rara vez enfrentas déficits-pero eso es económicamente despilfarrador y requiere mucha tierra-.
El almacenamiento no es el tema más atractivo de la política energética, pero podría ser el más importante al que no le estamos prestando suficiente atención. Que el almacenamiento de energía a gran escala pueda satisfacer la demanda depende menos de la capacidad técnica y más de si estamos dispuestos a construirlo a la escala necesaria antes de que realmente lo necesitemos. Y esa ventana se está cerrando más rápido de lo que la mayoría de la gente cree.