Nuevo sistema submarino de almacenamiento de energía aprovecha la fuerza de la flotabilidad

pelota de playa

Buoyancy Energy Storage utiliza tuberías y anclajes submarinos

El sol no siempre brilla exactamente cuando quieres hervir una tetera. Cuanto más dependamos de la energía renovable, más almacenamiento de energía necesitaremos. Podrás almacenar tu exceso de electricidad usándola para bombear agua cuesta arriba. Podrás usarla para comprimir aire, o para hacer girar un molino gigante, o levantar un enorme bloque de hormigón del suelo. Por lo general, podrás usarla simplemente para cargar algunas grandes baterías a escala de red.

Estos sistemas están ganando popularidad rápidamente y los precios del almacenamiento de baterías a gran escala están bajando rápidamente. Por el momento, el costo de almacenar y liberar un megavatio-hora de electricidad en una batería de litio a escala de red recién instalada es de aproximadamente 150 dólares. Eso seguirá disminuyendo, pero los investigadores del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) han presentado una opción que podría reducir el costo a $ 50-100 por MWh en ciertas ubicaciones.

La Tecnología de Almacenamiento Flotante de Energía (Buoyancy Energy Storage Technology o BEST), aprovecha una fuerza que resultará familiar para cualquiera que alguna vez haya sostenido una pelota de playa bajo la superficie del agua y la haya soltado. Efectivamente, el diseño propuesto comienza con una plataforma asegurada profundamente en el fondo del mar con anclas lastradas. Esto se conecta mediante cables a una enorme matriz cuadrada (100 metros (328 pies) por lado) de tuberías de polietileno de alta densidad, cada una llena de un gas comprimido, como aire o hidrógeno.

La electricidad transmitida desde la superficie a través de cables de alimentación se utiliza para impulsar potentes motores eléctricos, que tiran de los tubos flotantes hacia el fondo del mar para almacenar la energía. Cuando llega el momento de liberar energía, los tubos se liberan y su poderosa flotabilidad empuja el motor eléctrico en reversa, convirtiéndolo en un generador y devolviendo energía a la red.

sistema BEST

Imagen: Sistema de almacenamiento de energía de flotabilidad propuesto

Las simulaciones del equipo proyectan que esto podría terminar siendo un sistema de almacenamiento de energía económico y efectivo en ciertas situaciones, particularmente los parques eólicos marinos que operan cerca de las costas e islas sin montañas. Pero no reemplazará las baterías por completo.

Es una compensación de densidad de energía versus densidad de energía: el sistema BEST puede almacenar mucha energía a un costo competitivo, pero las baterías son mejores para almacenar y liberar esa energía rápidamente.

"Si bien el costo de las baterías es hoy de alrededor de $ 150/MWh, el costo de BEST es de solo $ 50 a $ 100 por MWh", dice el investigador de IIASA Julian Hunt. "Dado que el costo de la capacidad instalada de las baterías es menor que en los sistemas BEST ($ 4 a $ 8 millones por megavatio), la batería y los sistemas BEST podrían operarse en conjunto para proporcionar almacenamiento de energía para una ciudad costera o para una planta de energía eólica marina. También es importante tener en cuenta que el costo de los sistemas BEST se puede reducir significativamente si se realiza una inversión sustancial en la tecnología".

Una evaluación del potencial global de este sistema mostró costos considerablemente más bajos para el aire que para el hidrógeno, con el mayor potencial alrededor de "islas oceánicas y en las costas de Japón, Filipinas, Indonesia, Australia, USA, Mexico, Chile, Peru, Ecuador, Colombia, Cuba, Jamaica, Guatemala, Honduras, Brasil, Portugal, Oman, Sudáfrica, Madagascar, Somalia, Costs de Marfil y Ghana."

potencia global de energía almacenada

Imagen: Potencial global para el almacenamiento de energía de flotabilidad. Arriba muestra los costos estimados por MWh usando aire, abajo usando hidrógeno IIASA

Pero hay otro aspecto interesante con el hidrógeno: el sistema BEST podría adaptarse fácilmente para convertirse en un sistema de compresión de hidrógeno súper barato, así como en un sistema de almacenamiento de energía. Cuando los tubos llenos de gas llegan al fondo del mar, ya están comprimidos gracias a los altos niveles de presión ambiental en las profundidades del océano. En este punto, el hidrógeno podría ser capturado en un tanque a presión cuyo diseño le da la flotabilidad suficiente para volver a flotar hacia la superficie. Alternativamente, podría bombearse a través de tuberías submarinas.

La compresión de hidrógeno de esta manera, dicen los investigadores, se puede hacer con eficiencias de hasta el 90 por ciento, en comparación con las eficiencias de los compresores terrestres más cercanos a la mitad. También se estima que los costos de inversión son alrededor de 30 veces más bajos que los compresores convencionales, reduciendo así uno de los costos clave en la cadena de suministro de hidrógeno.

La investigación es de acceso abierto en el Journal of Energy Storage: Buoyancy Energy Storage Technology: An energy storage solution for islands, coastal regions, offshore wind power and hydrogen compression

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