Almacenar energía comprimiendo aire

El almacenamiento de aire comprimido como complemento a las renovables

En la actualidad, el almacenamiento de energía es una de las grandes áreas de investigación en renovables. Existen muchas y diferentes técnicas en investigación y desarrollo para ayudar a contrarrestar uno de los principales argumentos en contra de las energías renovables, su falta de acoplamiento entre la producción de las mismas y su demanda por parte de los usuarios.

Los diferentes sistemas de almacenamiento que se pueden usar dependen de lo que se requiera en cada momento: mucha potencia en poco tiempo, ganar tiempo de energía, o mejorar la calidad del servicio y dar estabilidad a la red.

En esta ocasión nos vamos a centrar en el almacenamiento de energía por medio de aire comprimido. Conocido como CAES (Compressed Air Energy Storage), el aire a altas presiones es almacenado en depósitos bajo tierra naturales o artificiales (minas abandonadas, cavidades rellenas en soluciones minerales ó acuíferos) durante las horas de baja demanda. Posteriormente, en las horas pico, el aire almacenado se expande, moviendo un turbo generador.

El almacenamiento por aire comprimido procura mucha potencia, pudiendo llegar a los 100 MW, y es una buena solución para dar estabilidad a la red

El almacenamiento de energía con aire comprimido es un método no sólo ecoeficiente y limpio, sino económico. En 1973 se instaló en Alemania la primera planta de almacenamiento de energía en aire comprimido, haciendo uso de las cuevas naturales del subsuelo como almacén. Más tarde se han ido instalado posteriores plantas similares en Estados Unidos.

Esquema de sistema de almacenamiento de energía por aire comprimido

La filosofía de este tipo de plantas se basa en aprovechar la energía eléctrica sobrante y de bajo coste para comprimir el aire en un almacenamiento subterráneo, y más tarde utilizarlo para alimentar una turbina generadora para alimentar a la red eléctrica durante los periodos de alta demanda energética.

Entrando en algunos detalles de funcionamiento ,el aire se comprime de forma escalonada, con enfriamientos intermedios, con lo cual se consigue un buen rendimiento en la etapa de almacenamiento de energía en los períodos en los que la red tiene excedente de energía.

Estas plantas están diseñadas para operar en un ciclo diario, la carga durante la noche y la descarga durante el día

Cuando se requiere la energía almacenada, se utiliza el aire comprimido para alimentar turbinas de gas de alto rendimiento, pudiéndose regenerar hasta el 80% de la energía almacenada.

En Estados Unidos, el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) está estudiando dos posibles enclaves en el estado de Washington para una nueva planta de aire comprimido CAES, que se uniría a las de Huntorf en Alemania, y a las de Alabama y Ohio en Estados Unidos. Están estudiando dos grutas de basalto, a casi 500 m de profundidad, cercanas a líneas de alta tensión y situadas alrededor del río Columbia.

Planta de almacenamiento de aire comprimido en Huntorf - Alemania

Este laboratorio americano pretende almacenar los excedentes de energía eólica que se produce principalmente por la noche y que equivale a la demanda de 85.000 hogares.

Sin duda el desarrollo todavía insuficiente de soluciones de almacenamiento de energía es un factor en contra de las renovables, pero no olvidemos que es un problema común para la generación convencional de energía, donde los excedentes también se desperdician o se infrautilizan. Lo que si es cierto es que con la incorporación creciente de las renovables y su producción poco predecible, esta situación se ha agravado, lo que hace que sea necesario disponer de un almacenamiento ecoeficiente para la energía que no consumimos.

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8 Responses to Almacenar energía comprimiendo aire

  1. vicente 14 julio, 2013 at 22:56 #

    Está demostrado que Ecointeligencia no descansa en verano para seguir informando, en este caso sobre el almacenamiento de la energía, muy completa la información

  2. lobo199 26 julio, 2013 at 11:00 #

    New Compressed Air Energy Storage Plant Coming to California

    It appears that planet Earth is on its way to its third implementation of CAES (compressed air energy storage) – one of a handful of different technologies that warehouses off-peak energy production and makes it available for times of greater load. This concept, of course, will eventually be important if our society is to amp up the amount of variable resources (solar and wind) that it integrates into its grid mix.

    CAES detractors say that the specific thermodynamics associated with each particular venue normally mean huge penalties in the efficiency by which the caverns are charged and discharged. Others seem less concerned about this issue, and point to the large scale and low cost of operation.

    I look at the matter as follows. First, let’s look at the five main “flavors” of renewables: solar, wind, biomass, geothermal, and hydrokinetics, and note that the last three of them have very little variability, leaving solar and wind. Less than 1% of our current grid-mix in the U.S. is solar, but that’s barely relevant, since we don’t need to store solar unless we get to extremely high penetrations, e.g., huge utility-scale installations of PV or solar thermal. That’s because solar is available at roughly the same time as peak load; i.e., the presence of the sun and human activity are approximately concurrent.

    That leaves wind, which is the only real candidate for storage, as it’s highly variable and doesn’t coincide well with peak load. But wind is about 4% of the current grid-mix in the U.S., and, at this low penetration rate, storage is a non-issue.

    So what about the future? The cost of wind energy is attractive and becoming steadily more so. We’ll want to integrate more of it, won’t we? Yes, but I’m betting that by the time we have enough wind that storage becomes necessary (say 15% – 20%), the cost of batteries will have come down to a point that mechanical solutions like CAES, pumped hydro, advanced rail, flywheels, etc. will be obsolete.

    Could I be wrong? Of course. My friends at Doty Windfuels see their solution (synthetic gasoline and diesel) as the real answer here, and trust me, they’re pretty impressive people. But it’s disagreements like these that make good horse races.

    http://2greenenergy.com/2013/07/23/compressed-air-energy/

    • Fernando Ortiz 18 mayo, 2017 at 12:04 #

      Muy interesante este análisis

  3. Roberto Calvo 12 enero, 2016 at 15:27 #

    La energía necesaria para comprimir y la que se recupera en la expansión dependen de los procesos termodinámicos que se efectúen. Si se lograra comprimir y expandir isotermamente a la misma temperatura no perderíamos nada en el proceso. Lo más aproximado es realizar la compresión y expansión en múltiples etapas adiabáticas con refrigeradores (en la compresión) y calentadores (en la expansión). No obstante la cantidad que hay que almacenar es muy grande por lo que hace falta comprimir a mucha presión para que haya mucha masa de gas. Salvo en el caso de que existan esas cuevas naturales no me parece muy viable fabricar depósitos para almacenar el gas comprimido.Los compresores a presiones elevadas son caros y tienen un mantenimiento que tampoco es barato.

    • Iván 20 enero, 2016 at 18:32 #

      Le veo una gran ventaja y es su gran vida útil de carga y descarga frente a los acumuladores eléctricos

  4. David Walther López 28 junio, 2017 at 0:33 #

    Buenas tardes.

    ¿Cómo es la relación entre el trabajo que se debe hacer para almacenar un determinado volumen de aire en un recipiente con el volumen del recipiente y con la presión que ejerce el aire sobre el recipiente?

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  1. Bitacoras.com - 8 julio, 2013

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