En una sociedad que dependía de energías no renovables, el cambio climático impulsó una revolución energética. El reto hoy es cómo almacenarlas y optimizarlas para poder beneficiarnos al máximo de ellas.
Érase una vez una sociedad donde casi todo lo que sus individuos poseían, necesitaba consumir energía eléctrica no renovable y/o grandes cantidades de combustible. Con el tiempo, esa sociedad se dio cuenta de que su modelo de consumo energético agrandaba cada vez más el agujero en la capa de ozono, debido a la emisión de algo llamado gases de efecto invernadero.
Pronto, esta sociedad se concienció y decidió limitar dichas emisiones y tratar de no aumentar en más de 2 grados la temperatura global con respecto a los niveles preindustriales. Estos esfuerzos incluyeron la creación de conferencias a nivel global, mercados de CO2, la incorporación de términos como cambio climático, procesos cero-emisiones, modelos energéticos, la electrificación del consumo, el hidrógeno como vector energético, sistemas energéticos sostenibles y resilientes… y mucho más. Aquella sociedad no está lejos, aquella sociedad es, en realidad, la nuestra.
Ha pasado un tiempo desde que comenzáramos a apostar por las energías renovables. Desde entonces, estas tecnologías han experimentado un gran desarrollo y un aumento exponencial de su capacidad instalada, incluyendo también a las centrales hidráulicas como plantas de energía limpia por la no generación de emisiones.
Algunos de nuestros avances son tan asombrosos como el que hemos logrado en la costa oeste de Inglaterra con el Haliade-X de GE Renewable Energy que es una de las turbinas eólicas marinas más potentes del mundo: cuenta con una capacidad de entre 12 y 14 MW , un rotor de 220 metros y palas de 107 metros.
También hemos logrado tener plantas fotovoltaicas con tanta capacidad instalada como una central de ciclo combinado (centrales que producen energía quemando gas mediante turbina de gas+caldera de recuperación+ turbina de vapor). Por ejemplo, la planta fotovoltaica Francisco Pizarro en Cáceres cuenta con 553 MW, lo que equivale a una superficie de más de 778 campos de fútbol.
Ahora bien, la clásica duda tiene relación con la gestión del sol y del viento: ¿qué sucede cuando hay demasiada energía renovable? ¿Y cuando está nublado o no sopla el viento? Porque, independientemente de la meteorología, queremos llegar a casa y tener agua caliente en la ducha.
Aquí es necesario proporcionar cierto contexto: cada país (del primer mundo) tiene asegurado su suministro energético gracias a, primero, las plantas de generación de diferentes tecnologías (renovables y convencionales) que se denomina mix energético y segundo, la red de transporte y distribución de la energía que producen dichas plantas. A día de hoy, sigue pareciendo casi magia ese equilibrio horario de generación/demanda que logran los operadores de los sistemas eléctricos.
Cuando no tenemos sol y viento, arrancamos ciclos combinados, pero nos incomoda quemar gas para generar electricidad porque no somos todo lo “verdes” que se espera que seamos y tememos no alcanzar nuestros compromisos europeos de reducción de emisiones. Además, cuando hay demasiado recurso renovable, se producen ‘curtailments’, una sobreproducción de energía que no puede ser vertida en la red puesto que dicha red cuenta con una capacidad determinada.
Parecería que nos hemos topado con un techo, con una surte de tope a la producción de energía, pero ¿es realmente así? Vamos a ver cuáles son algunas de las soluciones más viables para gestionar la falta o el exceso de energías renovables en el sistema eléctrico.
La solución radica en los sistemas de almacenamiento de energía. Aunque parezca sorprendente, existen varios métodos para almacenar energía: sistemas con equipos de aire comprimido, volantes de inercia, hidrógeno, termosolares con sales fundidas, supercondensadores, etc. Sin embargo, los que más se mencionan últimamente, y se encuentran entre nuestros activos asegurados, son los contenedores de baterías de ion litio llamados BESS (Battery Energy Storage System) y las centrales hidráulicas reversibles. Pero ¿en qué consisten y cómo funcionan?
Ambas tecnologías presentan sus ventajas y desventajas:
1. Los BESS funcionan almacenando electricidad en periodos de baja demanda o cuando hay un exceso de producción y liberándola cuando la demanda es alta o cuando hay interrupciones en el suministro eléctrico. La carga de estas baterías puede provenir tanto de la propia red eléctrica como de instalaciones de energía renovable (es muy común encontrarnos contenedores de baterías en plantas fotovoltaicas). Cuentan con un sistema de gestión llamado BMS (Batery Management System) que supervisa continuamente el estado de las baterías, controlando factores como la carga, la temperatura y el ciclo de vida para asegurar que el funcionamiento sea seguro y eficiente. Una de las diferencias con una batería al uso es su software llamado EMS (Energy Management System), que permite detectar cuándo es el momento de liberar la energía almacenada permitiendo así una gestión eficaz.
Ventajas:
- Suministro constante y fiable de electricidad
- Permiten una mayor penetración de las energías renovables en el mix energético
- Flexibilidad a la hora de gestionar la demanda de energía
- Se consideran sistemas de respaldo ya que permiten mantener la estabilidad de la red
Desventajas:
- Los materiales del cátodo de las baterías de ion litio no abundan, tienen una extracción costosa y por lo general, se encuentran en países no desarrollados
- Dichos materiales pueden ser perjudiciales tanto para el medio ambiente como para las personas
- La desventaja más preocupante desde el punto de vista asegurador: riesgo de incendio (embalamiento térmico o thermal runaway)
- Costo inicial: A pesar de que el costo ha disminuido más que significativamente en los últimos años, siguen siendo sistemas caros, especialmente para aplicaciones a gran escala
2. Las centrales hidráulicas reversibles, también llamadas centrales de bombeo pueden. Estas plantas pueden tanto generar electricidad, como almacenarla. La producción eléctrica en las centrales hidráulicas reversibles se produce exactamente igual que en una central hidroeléctrica convencional: se aprovecha un salto de altura para que la caída del agua haga girar una turbina. Lo que distingue una hidráulica convencional de una reversible es su capacidad para, además de generar energía, poder almacenarla para su uso posterior. Para ello, la central cuenta con dos embalses situados a diferentes alturas. Durante los períodos de baja demanda energética o cuando hay un exceso de generación de energía, la central utiliza la electricidad excedente para bombear agua desde el embalse inferior hasta el superior. En este último, se almacena el agua y cuando hay una alta demanda de electricidad, se libera para que pase a través de las turbinas generando electricidad al caer en el embalse inferior.
Ventajas:
- Producción de energía limpia: ya comentamos que es una tecnología libre de emisiones.
- Flexibilidad energética: pueden ajustar con facilidad la producción de electricidad según la demanda en cada momento.
- Respuesta rápida: una central hidroeléctrica reversible puede comenzar a generar energía en cuestión de minutos. Esta rapidez la convierte en una solución eficaz para gestionar picos de demanda repentinos o para compensar la pérdida de capacidad de otras fuentes de energía, lo que aporta estabilidad a la red eléctrica.
Desventajas:
- Impacto en el entorno: la construcción de la central y de los embalses pueden generar cambios en el ecosistema y, a su vez afectar a la flora y fauna local.
- Dependencia del recurso hídrico: el agua es un recurso renovable, pero su disponibilidad puede verse afectada por factores como la estación del año en la que nos encontremos, cambios en los patrones de precipitación o períodos de sequía.
- Inversión inicial: aunque el coste relativo de la energía es reducido gracias a su larga vida útil, la inversión inicial de la construcción es muy alta.
Autoría del texto:
Sandra Caballero es ingeniera de riesgos en el Área de Ingeniería de Mapfre Global Risks. Con un total de 20 años de experiencia, 16 de ellos los ha desarrollado en el área mantenimiento industrial y los últimos 4, en el puesto que actualmente ocupa en MGR.
