18 febrero 2012

Últimos avances en almacenamiento de energía para aplicaciones de generación eólica y solar (2ª PARTE)

Tecnología ICAES
Ver 1ª PARTE

Electricidad como aire comprimido

lmacenamiento de energía en aire comprimido ha sido reconocido como un medio efectivo para almacenar la electricidad generada en periodos fuera de periodos pico que puede ser liberada durante periodos de alta demanda de electricidad. La tecnología se desarrolló en los años 60, cuando la tecnología de turbina de combustión progresó al punto donde el sistema era técnicamente factible. Sin embargo, la construcción de plantas no ha avanzado tanto como la tecnología. Actualmente hay sólo dos sistemas de operación comerciales: La planta de Huntorf de 290 MW en Alemania que entró en servicio en 1978 y la planta de Alabama Electric Corp. de 110 MW en McIntosh, Ala., contratada en 1991.


Muchos otros sitios han sido identificados por los desarrolladores como candidatos CAES potenciales, pero ingún proyecto está actualmente en fase de construcción.

Pero tras 20 años de diseño CAES e inactividad de construcción, el Thayer School of Engineering at Dartmouth college desarrolló en 2007 un diseño de planta CAES más moderno y eficiente. La nueva tecnología se ha bautizado como ICAES (isothermal compressed-air energy storage), usa energía eléctrica para comprimir el aire casi-isotérmicamente, almacenarlo en instalaciones de almacenamiento comercial del gas, y expandirlo casi isotérmicamente para generar electricidad sin usar combustibles fósiles. Para almacenar la energía se utiliza la electricidad eólica que se obtiene fuera de los consumos pico, para hacer funcionar por ejemplo un compresor recíproco equipado con un rociador de agua para mantener el aire a una temperatura constante durante la compresión desde la presión atmosférica hasta un máximo de 3000 psig. Durante la compresión, el agua atomizada absorbe calor del aire, mejorando con efectividad la eficiencia del compresor. El aire comprimido se almacena en un recipiente de almacenaje y el agua caliente se almacena en un depósito a temperatura constante.

Los desarrolladores estiman una reducción siete veces superior a los costes de almacenamiento respecto a CAES convencional. Para producir energía almacenada, se usa aire comprimido para impulsar al mismo compresor a la inversa, que también hace funcionar un generador. El agua caliente del depósito es difuminada en el aire durante la expansión para prevenir que el aire se enfríe. Mantener el aire a una temperatura constante durante la compresión, almacenamiento, y producción de expansión tiene un ciclo de almacenamiento más eficiente.

A finales de 2010 se estimó que el mercado de almacenamiento de electricidad crecerá hasta $200.000 millones de dólares en los próximos años.

Electricidad como energía térmica

Muchos proyectos de I+D han tenido como propósito principal el almacenamiento de energía térmica como un equivalente de electricidad. Las diferencias principales entre las tecnologías son si la energía térmica es almacenada en hielo a baja temperatura o en formas de energía a altas temperaturas.

Una tecnología de baja temperatura interesante es el almacenamiento de energía basado en hielo distribuido que usa electricidad fuera de pico menos costosa para producir y almacenar energía térmica para usar durante periodos de demanda pico. La tecnología de producción de hielo es familiar y se ha utilizado durante muchos años. Una de las novedades actuales es que la producción de hielo y los acondicionadores de aire convencionales se han combinado en un sistema único. Y no ha sido hasta recientemente que la tecnología puede usarse a escala comercial.

Uno de los proyectos más emblemáticos es construido por Ice Energy, con una capacidad de 53 MW. El propósito de este proyecto es reducir permanentemente la energía pico consumida en california cambiando tanto como 64 gigavatios hora de consumo eléctrico pico a periodos fuera de pico cada año, reduciendo la exposición a potencia pico costosa y mejorando la fiabilidad de la red eléctrica.

El proyecto se llama distribuido porque consiste en más de 6.500 unidades de almacenamiento de energía instalados en aproximadamente 2.000 sitios a través del sureste de California. Cada unidad de almacenamiento de hielo opera en tandem con una unidad de aire acondicionado estándar. Esencialmente sustituye la demanda de electricidad pico, cuando se requiere aire acondicionado, con hasta seis horas de aire acondicionado proporcionado fundiendo hielo que se produce usando electricidad en hora valle. Ice Energy afirma que la demanda de energía para aire acondicionado - típicamente entre un 40 y 50 % del uso de electricidad de un centro comercial durante las horas pico - puede reducirse tanto como un 95 %

Todo el sistema está centralmente controlado y ello permite obtener un recurso a escala comercial que permanentemente puede reorientar la carga del sistema local.

Almacenamiento bombeado subterráneo

Gravity Power, una compañía de almacenamiento de energía, está proponiéndose evitar la resistencia a la construcción de instalaciones de almacenamiento hidro bombeada convencional.

El concepto es brillante por su simplicidad. La construcción comienza con un gran hueco taladrado en el suelo, quizás a bastantes cientos de metros. Al fondo del eje hay un gran pistón de hormigón accionado al eje. Finalmente, el volumen entero se rellena con agua y es sellado.

Durante el proceso de almacenamiento de energía. La electricidad en horas valle se usa para accionar una bomba que impulsa agua  La posición del pistón en el eje determina la cantidad de energía almacenado.

Durante el proceso de almacenamiento de energía, la electricidad fuera de pico se usa para una bomba que impulsa el agua hacia abajo en la tubería de retorno que elevará el pistón desde el fondo. Durante un periodo de demanda de electricidad pico, el pistón se libera, lo cual impulsa el agua hacia la tubería de retorno, invirtiendo la dirección de rotación de la turbina de la bomba y produciendo electricidad, tanta como una planta hidroeléctrica de almacenamiento bombeado típico.

Almacenamiento de electricidad con bombas de calor

Isentropic energy ha propuesto Pumped Heat Electricity Storage (BHES) system. Al contrario que el almacenamiento de energía hidro bombeada convencional, el sistema PHES usa una bomba de calor para almacenar electricidad en forma térmica o como calor bombeado

Almacenamiento de aire comprimido distribuido

En la universidad de Nottingham ha propuesto un sistema de almacenamiento de aire comprimido y turbinas eólicas offshore combinado como forma efectiva en coste de almacenar el exceso de electricidad .

Bibliografía: Energy Storage Enables Just-in-Time Generation. Power April 1, 2011

Palabras clave: Compressed air energy storage (CAES), Compressed Air Renewable Energy System (ICARES)

Otros artículos sobre el almacenamiento de energía pueden consultarse en nuestra recopilación de artículos sobre  Generación Distribuida.

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