La energía es una necesidad fundamental para el desarrollo, la modernización y el crecimiento económico de cualquier nación, especialmente en el sector industrial, y en todos los sectores en general.
Por lo tanto, el suministro ininterrumpido de energía es una de las mayores necesidades y desafíos del entorno moderno. En este contexto, la tecnología de almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés) se está posicionando como una solución a los desafíos del almacenamiento de energía.
Actualmente, el suministro de energía depende en gran medida de los combustibles fósiles, lo que hace que el medio ambiente sea vulnerable e induce la contaminación. Con el fin de establecer un sistema de energía sostenible y superar la crisis energética y ambiental causada por la utilización de combustibles fósiles, se está gestando una nueva revolución energética con la electricidad como forma central de energía.
Almacenamiento de energía térmica como fuente de energía
Como fuente de energía flexible, el almacenamiento de energía puede implementarse y aplicarse ampliamente en la generación, transmisión, distribución y utilización de energía, y se reconoce ampliamente como una tecnología que puede ayudar a gestionar las energías renovables intermitentes en la red eléctrica y una opción para el futuro.
Dentro de los sistemas de almacenamiento de energía disponibles, el almacenamiento de energía térmica es el más atractivo, ya que la eficiencia de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento térmico puede alcanzar el 95%-97%, el costo es solo aproximadamente 1/30 del almacenamiento de baterías a gran escala y su vida útil es mucho más larga.
Los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) son acumuladores que almacenan energía térmica disponible para ser utilizada en una etapa posterior. Estos sistemas pueden almacenar la energía térmica durante los períodos de exceso de producción y utilizarla durante los períodos de alta demanda de energía térmica, igualando la producción y el consumo de energía térmica y reduciendo los picos de demanda de energía. El TES se está demostrando como una herramienta clave para enfrentar los desafíos del almacenamiento de energía.
Esto permite un desacoplamiento entre la producción y la demanda y, por lo tanto, una reducción de la capacidad requerida de las plantas de enfriamiento y calefacción, ya que pueden diseñarse no para la demanda máxima de enfriamiento, sino para la demanda promedio, reduciendo la capacidad requerida.
Las tecnologías de almacenamiento térmico se clasifican en sistemas de almacenamiento de calor y sistemas de almacenamiento de frío.
Sistemas de almacenamiento de frío térmico:
Los sistemas de almacenamiento de frío se utilizan en todo el entorno y en su mayoría utilizan agua como medio de almacenamiento debido a su alta capacidad calorífica y su accesibilidad.
El frío puede almacenarse en agua como calor sensible, reduciendo su temperatura, y como calor latente, congelándola. De esta manera, se diferencian dos tipos de tanques de almacenamiento de frío:
- Tanques de almacenamiento de hielo térmico que utilizan el calor latente de fusión del agua para almacenar enfriamiento.
- Tanques de almacenamiento de agua térmica que utilizan la capacidad de calor sensible del agua.
Debido a que el calor latente de fusión del agua es mucho mayor que su calor sensible, los tanques de almacenamiento de hielo tienen una mayor densidad de almacenamiento de energía en comparación con los tanques de almacenamiento de agua estratificada, pero por otro lado, alcanzan eficiencias más bajas y requieren equipos adicionales costosos como circuitos de glicol.
Debido a las ventajas antes mencionadas del almacenamiento de energía térmica en agua estratificada, esta es la solución preferida en la mayoría de las plantas de enfriamiento central de nueva construcción. Más del 80% de las nuevas plantas de refrigeración por distrito en Dubai, Abu Dhabi, Arabia Saudita, Kuwait, Omán, Qatar, Jordania y otros países de Oriente Medio están diseñadas con tanques de agua estratificada.
Sistemas de almacenamiento de calor térmico
La transición hacia la neutralidad climática ha llevado a un aumento en las estrategias de descarbonización. Estas estrategias están fuertemente vinculadas al uso de sistemas de calefacción por distrito con tecnologías de almacenamiento térmico. Como ya hemos mencionado, el tanque de TES reduce el costo operativo y la capacidad requerida de calefacción por distrito, aumentando la eficiencia de la planta de calefacción y reduciendo el costo de capital.
En estos casos, las tecnologías de almacenamiento de calor se centran en el almacenamiento de calor sensible aumentando la temperatura del material de almacenamiento de calor, generalmente agua, debido a las mismas razones que en los sistemas de almacenamiento de frío.
Con la tendencia actual de los sistemas de calefacción por distrito, los tanques que se utilizan generalmente son tanques atmosféricos de hasta 95ºC.
3 desafíos a superar en el almacenamiento de energía
Aunque la transición energética está en pleno apogeo, los desafíos del almacenamiento de energía aún no se han cumplido y la tecnología avanza más lentamente en este campo.
Donde la generación de energía a partir de fuentes renovables está creciendo, el almacenamiento de energía no está avanzando al mismo ritmo. Pero, ¿de qué sirve generar energía de manera económica si no podemos almacenarla para usarla en momentos de alta demanda?
En el siglo XXI, todavía enfrentamos algunos desafíos en términos de baterías y almacenamiento que debemos abordar en los próximos años si se quiere que la transición energética sea efectiva lo antes posible.
- Alto costo de implementación: Aunque los costos han ido disminuyendo en la última década, las baterías todavía requieren una alta inversión para muchas empresas. Es por eso que en ARANER combinamos el almacenamiento de energía térmica con sistemas eficientes de enfriamiento y calefacción por distrito, para reducir la inversión inicial y crear un sistema de energía eficiente para cualquier planta.
- Falta de estandarización en los sistemas de almacenamiento: En ausencia de una estandarización efectiva, cada fabricante crea sus propias baterías. Esto a menudo representa un desafío para los proyectos que evolucionan con el tiempo, ya que los sistemas de almacenamiento no siempre se ajustan a las necesidades del proyecto y a veces las baterías deben ser reemplazadas. En ARANER trabajamos para garantizar que los sistemas sean escalables y fáciles de expandir, no solo eficientes en su concepción inicial.
- Poltica regulatoria y diseño de mercado desactualizados: Como ocurre cuando aparece una nueva tecnología, la regulación no siempre se actualiza hasta que se ha establecido y se ha evidenciado una necesidad seria de regulación. Con el almacenamiento de energía enfrentamos este desafío. Aunque está algo regulado a nivel industrial, no esperamos ver una regulación clara hasta que las baterías entren completamente en el mercado residencial.
Estos son solo la punta del iceberg, pero el almacenamiento de energía presenta muchos más desafíos con los que las empresas tendrán que lidiar en los próximos años para comprometerse por completo con la transición energética y la eficiencia energética. ¿Estás listo para comenzar hoy? Contacta a ARANER para obtener más información sobre cómo implementar y enfrentar los desafíos del almacenamiento de energía con sistemas de energía por distrito.