Un equipo de investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha realizado un estudio tecno-económico de la integración de la tecnología de almacenamiento de energía mediante aire líquido en la red eléctrica española, con el objetivo de impulsar la penetración de las renovables en España.


Los resultados obtenidos sugieren que este tipo de sistema de almacenamiento supone una alternativa competitiva frente a otros sistemas existentes, como el bombeo hidráulico, el aire comprimido o las baterías.
 
Uno de los mayores retos actuales a nivel global es limitar el calentamiento global y sus efectos. Los combustibles fósiles continúan dominando el mix energético. Sin embargo, el despliegue de energías renovables en los países de la Unión Europea es cada vez mayor a fin de lograr una economía neutra en emisiones de CO2 para el año 2050, en consonancia con el Acuerdo de París sobre el cambio climático.
 
La transición energética europea hacia la descarbonización se basa en hacer mayor uso de las energías renovables en la generación de electricidad. En España, se espera que la contribución de energías renovables alcance en 2030 el 74% de la generación total (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima, PNIEC).
 
La integración de las energías renovables en la red eléctrica es un problema complejo debido a su carácter intermitente y a la variabilidad de la demanda. En España, por su carácter peninsular, se agrava el problema al estar aislada energéticamente de otros países. En este contexto, es imprescindible el almacenamiento del exceso de energía eléctrica renovable con el fin de asegurar la continuidad del suministro. En base a un estudio realizado, Irene Donoso Martín, una de las investigadoras del grupo, señala que “El almacenamiento de energía mediante aire líquido o LAES (Liquid Air Energy Storage) es una tecnología prometedora para equilibrar la oferta y la demanda de electricidad. Además de favorecer la penetración de las renovables, mejora su eficiencia al aprovechar excesos y reduce el impacto ambiental que supone la generación de energía eléctrica.”
 
El ciclo LAES consta de dos fases (imagen), la correspondiente al almacenamiento (carga) y la posterior de recuperación de energía (descarga).
En la fase de carga, la energía extraída de fuentes renovables se utiliza para licuar aire atmosférico que será almacenado a –190o C en un depósito aislado térmicamente. En la fase de descarga, parte de la energía almacenada es recuperada evaporando el aire y expandiéndolo en varias turbinas. Para incrementar la eficiencia del proceso de carga y descarga (y, en definitiva, del ciclo) se recupera, por un lado, parte del frío cedido por el aire en su proceso de evaporación. Este se almacena en un depósito con lecho compacto de rocas para ser utilizado más tarde en el proceso de enfriamiento del aire comprimido. Por otro lado, se aprovecha el calor extraído en la compresión mediante un aceite térmico que será utilizado más adelante para recalentar el aire antes de turbinarlo.

Frente a otras tecnologías de almacenamiento de energía, LAES presenta ventajas, como su elevada densidad energética (energía almacenada por unidad de volumen) y su escalabilidad. A diferencia del almacenamiento de energía por bombeo hidráulico y por aire comprimido, LAES no presenta restricciones geográficas ni ambientales; y permite almacenar más energía que las baterías.
El gran despliegue de la energía eólica y fotovoltaica esperado en España en los próximos años hará necesario almacenar energía durante la noche y descargarla durante las horas pico del día. Según el estudio realizado, los costes estimados de la electricidad y del almacenamiento son de 150 €/MWh y 50 €/MWh, respectivamente. “La tecnología LAES resulta una alternativa competitiva frente a otras, como las de bombeo hidráulico y aire comprimido. “Esperamos que los resultados de esta investigación tengan un impacto socio-económico que impulse el desarrollo de esta tecnología para mitigar los efectos del calentamiento global y la creación de nuevos puestos de trabajo en la industria energética” concluyen los investigadores.
 
Legrand, Mathieu; Rodríguez-Antón, Luis Miguel; Martínez-Arévalo, Carmen; Gutiérrez-Martín, Fernando. (2019). Integration of liquid air energy storage into the Spanish power grid. ENERGY 187. Article Number: UNSP 115965. DOI: 10.1016/j.energy.2019.115965

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