Los nuevos rumbos del almacenamiento de energía

B U S I N E S S
I N T E LLIGENCE
Los nuevos rumbos del almacenamiento de energía en CSP
Pasado, presente y futuro del almacenamiento térmico
Plantas solares Valle 1 y Valle 2, propiedad de Torresol Energy ©SENER
Agregando valor para tu planta de CSP
Los objetivos de añadir almacenamiento térmico se pueden resumir en:
n Ofrecer energía de una manera más gestionable, prolongando las horas
operativas más allá de la puesta de sol
n Evitar fluctuaciones asociadas a un recurso solar intermitente
n Reducir la cantidad de energía sobrante haciendo la planta más eficiente
Una de las primeras plantas en presumir de contar con almacenamiento térmico fue la planta SEGS I en
California. Este sistema contaba con una capacidad total de tres horas de almacenamiento a plena carga.
Funcionó desde 1985 hasta 1999, cuando fue dañado a causa de un incendio y nunca fue reemplazado.
Tras ello, hubo que esperar hasta 2009 para volver a ver una planta CSP con almacenamiento de energía,
en este caso Andasol 1, la primera planta de cilindro parabólico de Europa. Esta planta cuenta con un
sistema indirecto de dos tanques, funcionando con 28.500 toneladas de sales fundidas que permiten
hacer funcionar la turbina a plena carga durante 7 horas y media.
El 59% de la capacidad
actualmente en desarrollo
contará con almacenamiento
térmico de energía
Los últimos proyectos han mostrado que la tendencia en el mercado es incrementar las horas de
almacenamiento térmico de energía (excepto en los casos en los que exista una limitación impuesta
por la regulación local) con el objetivo de sacar el máximo partido a las ventajas económicas de los
sistemas de almacenamiento térmico de gran escala. Como ejemplos de ello, Torresol puso en
marcha su planta Gemasolar de 20MW con 15 horas de almacenamiento, y ACWA está a punto de
empezar la construcción de la planta de CAP Bokpoort en Sudáfrica, que aportará más de 9 horas de
almacenamiento. Los últimos anuncios en Chile, como la licitación del Gobierno para la planta de CSP
que finamente desarrollará Abengoa y contará con 17,5 horas de almacenamiento térmico en sales
fundidas, o la planta Pedro de Valdivia de Ibereólica que está en fase de desarrollo y contará con 10,5
horas de almacenamiento, muestran que los promotores también están optando por sistemas de gran
escala de almacenamiento.
de CSP con
almacenamiento
de energía están
en la actualidad operativas, en
construcción o en desarrollo
La tendencia hacia el almacenamiento de energía en números
Número de plantas Capacidad en MW
n Cilindro Parabólico n Torre Solar n Otros
25
1401MW
47
2006MW
Con
Sin
Almacenamiento
Térmico
En
OPERACIÓN
8
21,8MW
1
12MW
2
100MW
6
85.5MW
5
8
385MW 480MW
6
56,5MW
3
32,5MW
Horas 195
Con
Sin
Almacenamiento
Térmico
Horas 36,5
19,5 1,5
9
452,2MW
9
605MW
En
Construcción
Con
Sin
Almacenamiento
Térmico
9
440,8MW
174
13
785MW
En
Desarrollo
5
136MW
6
810MW
5
122,5MW
Horas 101,5
31
4,5 1
40
48,5
13
Cartera de proyectos con almacenamiento térmico
Italia
En operación: 5 MW
En construcción: 0 MW
En desarrollo: 210 MW
España
En operación: 1132.4 MW
En construcción: 50 MW
En desarrollo: 0 MW
Estados Unidos
En operación: 346 MW
En construcción: 0 MW
En desarrollo: 600 MW
Israel
En operación: 1 MW
En construcción: 0 MW
En desarrollo: 137,5 MW
China
En operación: 1 MW
En construcción: 50 MW
En desarrollo: 260 MW
Marruecos
En operación: 0 MW
En construcción: 160 MW
En desarrollo: 0 MW
Chile
En operación: 0 MW
En construcción: 0 MW
En desarrollo: 110 MW
Otros
En operación: 5,56 MW
En construcción: 37 MW
En desarrollo: 200 MW
Sudáfrica
En operación: 0 MW
En construcción: 200 MW
En desarrollo: 200 MW
Porcentaje de plantas con almacenamiento térmico
100%
Chile
China
Israel
Italia
Marruecos
Sudáfrica
Estados Unidos
España
Otros
90%
80%
Porcentaje
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
En Operación
En Construcción
En Desarrollo
• Egipto
• Túnez
• Kuwait
• India
• Francia
• Australia
• Alemania
= Sin plantas
¿Qué es lo siguiente para el almacenamiento?
Los tres principales tipos de tecnología empleados actualmente para almacenamiento térmico de energía se podrían clasificar de la siguiente
manera. La decisión de emplear una u otra tecnología en una planta de CSP está altamente condicionada por el fluido de transmisión térmica
empleado en la planta.
Almacenamiento
Térmico de Energía
Sensible
Latente
Termoquímico
Sales fundidas
tanque doble
Sales
Óxido Metálico
Sistema Termoclina
- Hormigón
Aleaciones Metálicas
Descomposición
Amoniaco
Sistema Termoclina Lecho Compacto
Ciclos con Azufre
Sistema Intercambio
de Arena
A medida que las compañías de CSP vayan incrementando las temperaturas con el fin de aumentar la eficiencia de las plantas, los aceites
sintéticos tendrán dificultades serias para para mantener la estabilidad. Las sales fundidas pueden operar a temperaturas más elevadas
que los aceites, pero en la actualidad están limitados a un máximo de 650°C. El uso de nanopartículas podría prolongar la vida útil de las sales
fundidas ampliando este límite en la temperatura máxima, y por otro lado, variaciones de las mezclas básicas usadas en la actualidad podrían
disfrutar de una segunda vida como materiales de cambio de fase (PCM por sus siglas en inglés).
Utilizar materiales sólidos para almacenamiento térmico de energía parece una elección lógica dado su bajo precio, su modularidad y
escalabilidad, y la relativa simplicidad de la tecnología empleada. Si además le añadimos que el medio de transmisión de calor es el aire, parece
que la elección es aún más clara. Pero estas soluciones se ven en parte limitadas por su
estabilidad térmica, la cual no es mucho mayor que la de las sales fundidas. La pregunta
que debemos hacernos entonces es: Si los materiales sólidos para almacenamiento
térmico tienen tantas ventajas, ¿qué está frenando su adopción?
El grafito parece haber demostrado ser viable como medio para almacenamiento
térmico, no obstante para ser usado como parte de un sistema híbrido, para vapor
sobrecalentado, más que como sistema independiente en una planta termosolar de
concentración. Por lo tanto, queda por demostrar que el grafito pueda ser utilizado en
exclusiva para generación de electricidad. Mientras tanto, el interés que el Departamento
de Energía de los Estados Unidos tiene en la actualidad en procesos termoquímicos
puede ser un indicador de los nuevos rumbos que el almacenamiento de energía está
tomando, aunque es muy pronto para estar seguros.
Además, si la CSP empieza a operar a temperaturas extremadamente altas, podría llegarle
el momento a otros procesos más exóticos como la producción de hidrógeno mediante Planta solar Gemasolar, propiedad de Torresol Energy ©SENER
electrólisis a alta temperatura o termólisis directa, abriéndole el camino al hidrógeno o
el amoniaco como productos para el almacenamiento de energía. Hoy por hoy esto es altamente especulativo, sin embargo, así como lo es la
idea de que estos productos ganen apoyo tanto político como empresarial, además de los fondos necesarios para su financiación.
Lo que está claro, sin embargo, es que nunca antes había habido tanta atención puesta en la investigación y desarrollo de los sistemas de
almacenamiento térmico de energía. Y mientras podemos esperar que las sales fundidas mantengan el dominio del mercado en el futuro
próximo, hay varios factores que impulsarán la implantación de nuevas tecnologías orientadas a más altas temperaturas. Una expansión de las
opciones del almacenamiento de energía solo puede verse como algo muy positivo para la industria.
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