Dirigir el consumo eléctrico hacia un futuro 100% renovable choca, en 2018, con un gran muro: cómo hacer que la energía esté disponible cuando se la necesita. El calor del sol o las rachas de viento no aparecen a voluntad humana, y a menudo los picos de demanda energética no coinciden con los de producción de renovables, lo que provoca que haya que compensar con fuentes contaminantes. Es decir, hay que encender las centrales de fuentes no renovables (sobre todo de gas natural, como en España) para ir compensando la demanda.
¿Baterías gigantes? Se han propuesto modelos basados en el litio pero, además de no ser sostenibles, son demasiado caras. Mientras el gas sea más barato, seguirá siendo una opción predominante en la producción eléctrica. Conseguir que las renovables ganen la batalla económica tanto cuando vuelcan directamente su producción a la red eléctrica como cuando su energía se almacena para utilizarse en otro momento se ha convertido en un reto científico de primer nivel. Equipos de todo el mundo buscan soluciones innovadoras que a menudo se salen de lo preconcebido. Es lo que han hecho los ingenieros del Massachusets Institute of Technology (MIT) al proponer meter “el sol en una caja”.
Su diseño conceptual, publicado en la revista Energy and Environmental Science, usa la energía del sol o el viento excedente en momentos del alta producción y baja demanda para calentar un tanque gigante de silicio hasta los 2.000 grados. Este sería el tanque “frío” del sistema de almacenamiento: cuando el sol baje o el viento repliegue y sea necesaria más energía de la que las centrales limpias pueden volcar al sistema en ese momento, la estrategia es pasar el silicio a otro tanque y calentarlo 400 grados más. A esa temperatura, este material emite una luz tan intensa que puede ser utilizada por placas fotovoltaicas especiales para producir energía como si del sol se tratara.
“Pongamos que todo el mundo está yendo a casa después del trabajo y encienden el aire acondicionado, porque el sol se está poniendo pero aún hace calor”, explica Asegun Henry, líder del equipo de investigadores. “En ese momento, la energía fotovoltaica no va a ofrecer demasiado, por lo que tendrías que haber almacenado parte de la energía producida antes, como cuando el sol estaba al mediodía. Ese exceso de electricidad podría enviarse al sistema de almacenamiento que hemos inventado aquí”. Según sus cálculos, una planta del tamaño de la imagen podría abastecer a 100.000 viviendas.
El silicio es el material más abundante de la corteza terrestre, por lo que por ese lado la idea tiene vía libre para convertirse en una opción de bajo coste. El problema de los ingenieros es desarrollar un sistema capaz de trabajar con silicio fundido a 2.000 grados. Entre otras cosas, necesitan una bomba para mover el material entre los tanques con la tolerancia al calor más alta jamás registrada, y es lo que consiguieron el año pasado. Su desarrollo entró en el Libro Guinness de los Récords.
Con la bomba a punto, el reto ahora es conseguir una caja para el sol. Ahora mismo no existen tanques que puedan albergar silicio a semejante temperatura durante un tiempo indefinido. “El material que brilla en el interior está muy caliente, ardiente, pero la parte del tanque que se puede tocar desde el exterior debe estar a temperatura ambiente”, recuerda Henry. De momento, han experimentado con un recipiente a pequeña escala de grafito que aguantó el silicio a 2.000 grados durante una hora.
Baterías como montañas y grúas gigantes: en busca de la tecnología para almacenar renovables
En este momento la mejor opción para guardar para luego la energía renovable excedente son las centrales hidroeléctricas reversibles. Se trata de presas que además de poder convertir la caída de agua en electricidad como las hidroeléctricas convencionales, constan de un sistema de bombeo que sube la sube a un tanque o embalse situado a mucha más altura cuando hay energía sobrante. España cuenta con varias, como la Gorona del Viento, que en 2018 ha sido capaz de producir el 100% de la energía consumida en la isla de El Hierro durante días.
Este sistema adolece de un problema evidente: está muy limitado por la orografía. Además del caudal de agua suficiente como para generar electricidad de forma constante, es necesario que tenga en su curso un punto muy elevado para construir el embalse superior. La construcción del sistema por el interior de una montaña también encarece el coste de ponerlo en marcha.
La solución que propone el equipo del MIT salvaría esas barreras. Su sistema “es geográficamente ilimitado, y es más barato que la energía hidroeléctrica bombeada, lo que es muy emocionante”, afirma Henry. “En teoría, esta es la pieza clave para permitir que la energía renovable alimente toda la red”.
El de los ingenieros del instituto tecnológico estadounidense no es el único plan innovador para almacenar energía renovable que se ha propuesto este 2018. La empresa suiza Energy Vault tiene una idea más simple pero, aseguran, casi igual de efectiva: una grúa gigante que apila bloques de hormigón.
Su sistema es sencillo pero ingenioso: una grúa apila bloques de hormigón cuando las centrales de energías renovables producen más electricidad de la que necesita el sistema. Cuando falta, simplemente los toma y los deja caer, generando electricidad con la energía cinética que producen los bloques en la bajada. La empresa ya tiene un modelo a pequeña escala funcionando y varios pedidos para 2019. Asegura que la efectividad de su invento es del 85% (una batería de litio ronda el 90%).