Imagine paneles solares que no solo generan electricidad durante las horas de luz, sino que también pueden almacenar el exceso de energía para usarla por la noche o en días nublados. Esta capacidad transformadora se está convirtiendo en realidad gracias a las tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía, que sirven como enormes depósitos que convierten la energía renovable intermitente en energía estable y confiable.

Los sistemas de almacenamiento de energía capturan y retienen energía en diversas formas para su uso posterior. Las tecnologías actuales se dividen en cuatro categorías principales:

• Almacenamiento electroquímico: Sistemas de baterías que incluyen tecnologías de iones de litio, baterías de flujo, plomo-ácido y las emergentes de iones de sodio.
• Almacenamiento térmico: Sistemas que utilizan capacidad calorífica o materiales de cambio de fase, como sales fundidas, almacenamiento de hielo y depósitos de agua caliente.
• Almacenamiento mecánico: Soluciones que incluyen bombeo hidroeléctrico, aire comprimido y sistemas de volante de inercia.
• Tecnologías emergentes: Sistemas experimentales como el almacenamiento magnético superconductor y el almacenamiento basado en hidrógeno.

El almacenamiento en baterías domina las aplicaciones actuales, particularmente en implementaciones residenciales, comerciales y a escala de red. Diferentes químicas de baterías sirven para propósitos distintos:

Baterías de iones de litio: Estos sistemas de alta densidad energética ahora alimentan desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos y proyectos de almacenamiento a escala de servicios públicos. Una unidad residencial del tamaño de un refrigerador puede alimentar una casa durante días, mientras que las instalaciones a escala de red requieren un uso mínimo de terreno: un sistema de 100 MWh ocupa menos de media hectárea.

Baterías de flujo: Con electrolitos líquidos almacenados en tanques separados, estos sistemas ofrecen una longevidad y seguridad excepcionales. Su diseño único permite la escalabilidad independiente de la potencia y la capacidad energética, lo que los hace ideales para aplicaciones de red de larga duración.

Baterías de plomo-ácido: Si bien son rentables y maduras, estos sistemas sufren una menor densidad energética y una vida útil más corta en comparación con las tecnologías más nuevas, lo que limita su uso a aplicaciones como baterías de arranque automotrices y energía de respaldo.

Baterías de iones de sodio: Emergiendo como una alternativa potencialmente de menor costo a los sistemas de iones de litio, estas baterías aprovechan los abundantes recursos de sodio, pero actualmente están por detrás en densidad energética y vida útil del ciclo.

Los sistemas térmicos almacenan energía a través de cambios de temperatura o transiciones de fase en varios materiales:

Almacenamiento de sales fundidas: Las centrales solares concentradas utilizan estos sistemas de alta temperatura para extender la generación de electricidad más allá de las horas de luz, mejorando significativamente la fiabilidad.

Almacenamiento de hielo: Los edificios comerciales aprovechan la electricidad fuera de las horas pico para crear hielo para la refrigeración diurna, lo que reduce los cargos por demanda máxima y mejora la eficiencia de la red.

Almacenamiento de agua caliente: Los sistemas de calefacción urbana y las instalaciones industriales emplean depósitos de agua a gran escala para equilibrar la oferta y la demanda térmica.

Estos sistemas transforman la energía eléctrica en energía cinética o potencial:

Bombeo hidroeléctrico: El método de almacenamiento a gran escala más establecido utiliza el excedente de electricidad para bombear agua cuesta arriba, liberándola más tarde a través de turbinas cuando es necesario. Si bien son muy eficientes, estos sistemas requieren características geográficas específicas y áreas de terreno significativas.

Aire comprimido: Las cavernas subterráneas almacenan aire presurizado que impulsa las turbinas durante la descarga. Estos sistemas ofrecen una capacidad sustancial, pero actualmente enfrentan desafíos de eficiencia.

Volantes de inercia: Las masas giratorias proporcionan tiempos de respuesta extremadamente rápidos medidos en segundos, lo que los hace ideales para la regulación de frecuencia y aplicaciones de respaldo críticas. Algunos sistemas recuperan la energía de frenado de los trenes o mantienen la energía durante breves interrupciones de la red.

Los sistemas experimentales muestran promesas, pero aún están en desarrollo:

Almacenamiento magnético superconductor: Estos sistemas ultraeficientes almacenan electricidad en campos magnéticos, pero requieren refrigeración criogénica, lo que los hace prohibitivamente caros para la mayoría de las aplicaciones.

Almacenamiento de hidrógeno: La electrólisis convierte el excedente de electricidad en gas hidrógeno, que puede almacenarse indefinidamente y luego reconvertirse en electricidad a través de pilas de combustible, aunque con pérdidas de energía significativas.

El almacenamiento de energía ofrece múltiples beneficios a los sistemas de energía modernos:

• Permitir una mayor penetración de energía renovable al suavizar la generación intermitente
• Proporcionar servicios de red, incluido el recorte de picos y la regulación de frecuencia
• Reducir los costos del sistema al optimizar la utilización de los activos de generación
• Mejorar la fiabilidad a través de las capacidades de energía de respaldo

El estado de Nueva York ha establecido ambiciosos objetivos de almacenamiento: 1500 MW para 2025 y 6000 MW para 2030, respaldados por programas de incentivos diseñados para beneficiar a las comunidades desfavorecidas. Muchos integradores de sistemas ahora emplean enfoques agnósticos de la tecnología, utilizando software avanzado para optimizar las combinaciones de tecnologías de almacenamiento para aplicaciones específicas.

A medida que los costos continúan disminuyendo y el rendimiento mejora, el almacenamiento de energía está a punto de desempeñar un papel cada vez más vital en la transición global hacia sistemas de energía limpios, resilientes y eficientes.