Desarrollar sistemas de almacenamiento energético de bajo coste es un paso crucial en la transición desde los combustibles fósiles hacia las energías renovables como nuestra principal fuente energética. Lograr que existan es la única manera de que las fuentes intermitentes puedan alimentar la red eléctrica mientras el viento no sopla y el Sol no brilla.

Duke Energy, la empresa energética más grande de Estados Unidos, está probando una novedosa estrategia para abordar este reto. En su subestación de Rankin, en Carolina del Norte (EEUU), ha instalado un sistema híbrido de almacenaje energético que combina una batería de Aquion Energy y unos supercapacitores de Maxwell Technologies.

Las dos tecnologías se complementan. Los supercapacitores, que son buenos para las grandes subidas de tensión de corta duración, ayudan a proporcionar energía cuando la energía solar de la red fluctúa debido a las nubes. Las baterías de Aquion, que son mucho mejores para almacenar energía durante períodos más largos, pueden proporcionar energía durante las últimas horas del día, cuando el Sol se pone y la demanda de electricidad sube. Combinar las dos tecnologías con el uso de una configuración energética inteligente habilita al sistema para gestionar eficientemente la demanda energética durante períodos que varían entre segundos y varias horas. El sistema es el primero de su tipo a escala de red, afirma el director del Desarrollo de Tecnologías de Duke Energy, Thomas Golden.

Foto: Combinar supercapacitores y baterías proporciona un sistema de almacenaje de red altamente flexible y de bajo coste. Crédito: Duke Energy.

"Un sistema híbrido que utiliza supercapacitores para satisfacer las necesidades energéticas más altas junto a las opciones de baterías de más bajo coste, como la tecnología de Aquion, tiene el potencial de proporcionar una solución más rentable que utilizar cada una de las tecnologías por separado, y ya puestos, que cualquier otra solución", afirma el investigador científico de la Iniciativa Energética del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) Apurba Satki, que trabaja en las tecnologías avanzadas de almacenaje energético.

Carolina del Norte es el cuarto estado del país en cuanto a capacidad solar instalada, y Duke Energy invertirá 500 millones de dólares (unos 447 millones de euros) en la expansión de su generación solar allí. La zona a la que da servicio la subestación de Rankin incluye una instalación solar de 1,2 megavatios a menos de dos kilómetros de distancia. El sistema híbrido de almacenaje energético, que entró en operación en febrero, incluye una batería de Aquion adecuada para este tipo de solución a escala de red. Las baterías de Aquion emplean una química de agua salada que puede proporcionar almacenaje a largo plazo y a muy bajo coste (ver ¿Se puede almacenar el sol?). Su coste es importante porque añadir supercapacitores podría resultar más complicado, y más caro, que una solución que sólo emplea baterías.

Las baterías de iones de litio pueden descargar una potencia energética mayor que las baterías de Aquion, lo que reduciría la necesidad de supercapacitores, pero son más caras; cuestan aproximadamente 450 dólares (unos 400 euros) por kilovatio-hora de capacidad, frente a los menos de 350 dólares (unos 310 euros) que cuestan las de Aquion. Golden asegura que el bajo coste de la tecnología de Aquion y la posibilidad de emplear una batería más pequeña, gracias a los supercapacitores, redujo el coste de la instalación de Rankin entre un 10% y un 15% en comparación con un sistema de sólo baterías.

"No existe la batería perfecta; cada una tiene su propia adecuación técnica", explica el vicepresidente de producto de Aquion, Matt Maroon.

El almacenaje energético barato y práctico podría no sólo abordar los retos que presenta la integración de las fuentes renovables sino también ayudar a las energéticas a evitar sobredimensionar las plantas energéticas y líneas de transmisión para poder satisfacer los picos de demanda. Golden detalla: "Si miras la red actual, construimos sistemas enormes para cumplir con las necesidades del peor de los escenarios, en julio cuando todos ponemos el aire acondicionado". El experto concluye; "Es mucha infraestructura para unos pocos días de demanda punta que tenemos que cubrir".