Científicos europeos investigan como embalsar aire, –igual que se hace con el agua en la energía hidroeléctrica–, como una especie de batería capaz de almacenar energía renovable.

Los miembros del proyecto de investigación RICAS 2020, auspiciado por la Unión Europea (UE), tienen en mente todas las partes del mundo donde las cavernas selladas en desuso podrían ser usadas como sitios de almacenamiento.

El viento y el sol, dos recursos impredecibles, son cada vez más importantes como fuentes de energía en Europa. Esto significa que nos enfrentamos a una creciente necesidad de instalaciones de almacenamiento de energía, porque si la energía no puede ser utilizada inmediatamente cuando se genera, debe almacenarse hasta que sea necesario.

El método menos costoso consiste en utilizar los depósitos de energía hidroeléctrica como baterías: es decir, generar electricidad utilizando el agua almacenada cuando la energía es escasa y, posteriormente, bombear el agua hacia atrás cuando se dispone de energía renovable excedente. Sin embargo, esta es una solución práctica sólo en regiones montañosas, como en Noruega y en algunos otros países.

¿Y si los países y regiones menos afortunados pudieran utilizar el aire en lugar del agua como una forma de almacenar energía? A esa demanda pretende responder RICAS 2020.

El principio general, que ya ha sido adoptado en algunos sitios alrededor del mundo, es esencialmente una cuestión de usar el excedente de energía eléctrica para comprimir el aire, que luego se almacena en una caverna subterránea. Cuando es necesario disponer de energía, el aire se libera a través de una turbina de gas que genera electricidad. Las plantas existentes de este tipo se usan a menudo para satisfacer la demanda de pico como complemento de las centrales eléctricas clásicas, proporcionando la cantidad correcta de electricidad necesaria en diferentes momentos durante el día.

Como una bomba de bicicleta

La física que regula el almacenamiento de energía en forma de aire comprimido es el resultado de una ley de la naturaleza, familiar a cada usuario de una bomba de bicicleta: el proceso de compresión del aire lo calienta. Las bombas de bicicleta comprimen el aire con el fin de aumentar la presión de los neumáticos, y al hacerlo, hace que la bomba se caliente.

"Cuanto más calor de compresión ha retenido el aire cuando se libera, más trabajo puede realizar a medida que pasa a través de la turbina de gas. Y pensamos que podremos conservar más de ese calor que la tecnología de almacenamiento actual puede, y así aumentar la eficiencia neta de las instalaciones de almacenamiento", afirma Giovanni Perillo, director de proyecto de la contribución a RICAS 2020 del SINTEF, uno de los socios del proyecto.

Las dos mayores tiendas de aire comprimido del mundo se encuentran en Alemania y Estados Unidos. Son cámaras subterráneas creadas en formaciones salinas. Pero estas plantas pierden una gran proporción de la energía potencial del aire comprimido, porque no incorporan un sistema para almacenar el calor producido durante la etapa de compresión de aire.

Los participantes en RICAS 2020 tienen una receta para reducir estas pérdidas en futuras cavernas subterráneas de almacenamiento. En el centro de la receta hay una estación extra que han incorporado en su solución. En su camino hacia la caverna subterránea, el aire comprimido caliente pasa a través de una caverna separada llena de roca triturada. Después, el aire caliente calienta la roca, que retiene una gran proporción del calor.

El aire frío se almacena en la caverna principal y, cuando el aire regresa posteriormente a través de la roca triturada en su camino para ser utilizado para generar electricidad, el flujo de aire es recalentado por las piedras. Finalmente, el aire caliente se expande luego a través de la turbina generadora de electricidad.

El gerente de proyecto de SINTEF explica que se estima que esta tecnología podría elevar la eficiencia del sistema hasta un 70-80%. Las cifras correspondientes a la mayoría de los sitios de almacenamiento existentes no son mejores que 45 a 55%, lo que significa que la energía producida es sólo la mitad de lo que se utilizó inicialmente para comprimir el aire en la caverna.

"El proyecto se basa en la creencia de que nuestra solución ofrecerá un mejor almacenamiento de energía que las baterías pueden proporcionar, gracias a su mayor vida útil y menor costo de capital por kilovatio por hora de energía almacenada. También esperamos que pueda ser utilizado prácticamente independientemente del tipo de formación geológica disponible", dice Perillo.