Cómo los océanos pueden ser una gigantesca batería del futuro

Siempre que se habla de transición energética, se habla de las energías renovables como las elegidas para sustituir a los combustibles fósiles. Pero también de su intermitencia que hace necesario el uso de grandes sistemas de respaldo. Pero además de baterías o sistemas de bombeo hidráulico, los océanos pueden convertirse en grandes acumuladores de energía.

La respuesta a cómo podemos usar los mares y océanos como acumuladores nos llegan de diferentes proyectos que proponen sistemas que se alejan de la ciencia ficción y aplican métodos que ya han sido probados, y que necesitan inversión para terminar su desarrollo y sobre todo, para aplicarlos en usos reales como alternativa a las baterías.

Y es que aunque las baterías son una herramienta de enorme potencial, estas se enfrentan a problemas como su elevado coste, que actualmente teniendo en cuenta el Coste Nivelado de la Energía, se colocan entre los 130 y los 232 dólares el MWh. También está la cuestión de los materiales para su producción y la necesidad de acelerar y perfeccionar los procesos de reciclado de las mismas.

La tecnología de almacenamiento de energía de flotabilidad (BEST) se coloca como una interesante alternativa para almacenar la energía excedente procedente principalmente de instalaciones eólicas marinas o en costa.

La idea es sobre el papel bastante sencilla y se basa en la tecnología de almacenamiento por bombeo. El sistema generalmente consiste en plataformas flotantes ubicadas cerca de parques eólicos marinos y utiliza un motor / generador eléctrico para almacenar energía bajando un recipiente de gas comprimido, generalmente una serie de globos o tanques, en lugares con fondos marinos profundos y generando electricidad al permitir al recipiente de gas comprimido subir a través del agua.

El principal problema al que se enfrenta esta tecnología es la baja inversión que supone que su coste todavía sea elevado. Se estima que está en torno a los 496 dólares el MWh.

Pero el potencial de desarrollo de esta tecnología es para los expertos casi ilimitada, lo que con nuevos materiales y desarrollos se podría bajar su coste nivelado hasta apenas los 50 dólares el MWh. Menos de la mitad de las baterías más económicas.

El principal reto de la tecnología BEST es su elevado coste de instalación. Mientras que un sistema de batería de 4 horas de soporte, unos 100 MWh, tiene un coste de unos 1.200 dólares el kW, o un aerogenerador ronda los 1.600 dólares el kW, poner en marcha una instalación de bombeo submarino puede dispararse hasta entre los 4,000 y 8.000 dólares por kW. Una diferencia astronómica donde los grupos tendrán que trabajar para convertirlo en una alternativa viable de futuro.

Batería submarina

Desde la empresa Ocean Grazer, han desarrollado una tecnología que aprovecha el enorme potencial de la energía renovable, mediante la introducción de un interesante producto denominado: Ocean Battery. Con esta tecnología, la empresa propone una nueva forma de satisfacer las futuras necesidades de almacenamiento de energía a gran escala. Una batería en el fondo del mar La compañía neerlandesa Ocean Grazer ha desarrollado una batería oceánica capaz de almacenar energía renovable en el fondo de los mares y océanos. Esta novedosa tecnología se ha podido ver durante la Feria de Electrónica de Consumo de Las Vegas, CES 2022.

Bautizada como Ocean Battery, este sistema diseñado para instalarse sobre el lecho marino próximo a los grandes parques offshore de generación eólica en alta mar, y es compatible con parques fotovoltaicos flotantes, turbinas eólicas o plantas que aprovechan la potencia mareomotriz para generar energía.

El funcionamiento del Ocean Battery se inspira en los sistemas de bombeo utilizados en las represas hidroeléctricas. Mediante un sistema de cámaras de aire que reposan en el lecho marino, estas se llenan con agua gracias al parque eólico u otra fuente renovable conectada. Una vez que se necesita la energía acumulada, la propia presión del océano ‘empuja’ el agua a través de un mecanismo, que utiliza turbinas proporcionando energía eléctrica bajo demanda.

Entre sus principales puntos fuertes está su larga vida útil. Por ejemplo, un parque de baterías con celdas de litio pueden necesitar hasta cuatro cambio de celdas en un proyecto de 25 años. Por su parte la Ocean Battery podrá operar de forma ininterrumpida en ese periodo de tiempo.

Algo que le permitirá compensar en buena parte los posibles sobrecostes de la instalación en el mar con una estimación de unos 550.000 dólares el MWh respecto a las baterías.

El problema es que el desarrollo de esta tecnología es reciente y todavía está en las primeras fases, por lo que tiene por delante todavía unos años hasta lograr diseñar un prototipo para aplicaciones industriales a gran escala.

Una tecnología que está mucho más cercana a la producción es la denominada StEnSEA desarrollado por el Departamento de Sistemas de Almacenamiento de Energía del Instituto Fraunhofer. Una tecnología de bombeo clásica que aprovecha la presión del agua para almacenar y producir electricidad.

En lugar de un depósito inferior y superior como se usa en el bombeo hidráulico en tierra, el sistema utiliza un tanque de presión como un depósito inferior colocado en el fondo del mar a 600 a 800 metros. La columna de agua por encima de la entrada de la esfera de hormigón actúa como un depósito superior.

Este aprovecha que cada 10 metros de profundidad la presión aumenta en 1 atmósfera, lo que ha permitido a los primeros prototipos trabajar a presiones de 75 bares, y con una eficiencia de entre el 70 y el 80%. Lo que le colocan muy cerca del bombeo en superficie.

Además tiene beneficios como su posibilidad de ser escalado simplemente añadiendo más depósitos y cableado. También cuenta con otra ventaja respecto al bombeo tradicional y es que no está supeditado a la evaporación del agua durante los meses de verano.

A su favor también está un coste nivelado de la energía que durante su primera presentación en 2012 se colocaba ya a la altura del bombeo, con un coste de 1,366 dólares el kW, por los 1.366 dólares el kW del bombeo.

Incluso ya se han desarrollado y probado los primeros prototipos a gran escala, con un tamaño todavía 1:10, que han logrado un importante éxito al poner en funcionamiento un modelo que se ha instalado a 700 metros de profundidad a una presión de 70 bares, logrando almacenar unos 20 MWh de capacidad por unidad, o una capacidad para ofrecer 5 MW de potencia durante 4 horas.

El resultado es una tecnología que según las simulaciones de sus desarrolladores, permitiría por ejemplo crear un gran parque de 80 esferas, que sumarían una potencia de 400 MW y un coste de entre 44 y 220 dólares el MWh. Una cifra muy competitiva.

Fuentes | iee.fraunhofer | Sciencedirect | Undecided