29 Nov 2017
noviembre 29, 2017

Desafíos del almacenamiento energético

La electricidad se consume predominantemente a medida que se produce. La generación de electricidad se basa cada vez más en nuevas fuentes de energía renovable (ER), principalmente del sol y el viento. Estos son intermitentes y no siempre están disponibles cuando es necesario, por lo que el almacenamiento de energía eléctrica (EES por sus siglas en inglés) se vuelve esencial para integrarlos con éxito en la matriz de energía. El almacenamiento por bombeo es, por mucho, la forma de EES con mayor capacidad disponible, que representa alrededor del 95% del total disponible a nivel mundial, según el Departamento de Energía de EE. UU. Base de datos global de almacenamiento de energía .

Necesidades de equilibrio, asegurando la estabilidad de la red

Para equilibrar los niveles crecientes de generación intermitente de ER a partir de sistemas eólicos y solares y ayudar a mejorar la estabilidad y la flexibilidad de la red, se necesitan soluciones de EES para usar y almacenar energía de manera eficiente.

IEC apoya firmemente el EES. El IEC Market Strategy Board (MSB) ha publicado dos White Papers, el primero es sobre el EES y el segundo es un análisis del papel de los sistemas de EES de gran capacidad que integran fuentes de ER de gran capacidad. Ambos White Papers enfatizan la importancia crucial de EES en futuras instalaciones. Hay una serie de soluciones de almacenamiento a escala de utilidad que se pueden clasificar de la siguiente manera: almacenamiento de energía electromecánica, electroquímica, térmica, hidrógeno, aire comprimido/líquido y almacenamiento por bombeo.

Almacenamiento energético: Antiguo pero aún vigente

El EES no es reciente, algunas soluciones de almacenamiento existen desde hace más de un siglo. La energía hidroeléctrica de acumulación por bombeo se utilizó por primera vez en Italia y Suiza en la década de 1890.

El Comité Técnico IEC (TC) 4 : Turbinas Hidráulicas, desarrolla normas internacionales para “maquinaria rotativa hidráulica y equipos asociados ligados con el desarrollo hidroeléctrico”. Esto incluye turbinas hidráulicas convencionales y equipos de almacenamiento por bombeo.

En las instalaciones de almacenamiento por bombeo, la energía generada en períodos de baja demanda se almacena bombeando agua a un depósito superior. Luego se puede liberar en el momento pico para producir electricidad. Dado que la electricidad se utiliza para bombear agua en el depósito superior, la eficiencia general de las instalaciones hidráulicas bombeadas varía, pero es menor (alrededor del 80-87%) que la de las grandes instalaciones modernas de turbinas hidráulicas (95%).

Las instalaciones de almacenamiento por bombeo son muy útiles para equilibrar la carga dentro del sistema general de energía. Resultan particularmente valiosos cuando se usan junto con fuentes de ER: el exceso de electricidad producida por el viento o el sol se puede utilizar para bombear agua al depósito superior. La limitación del almacenamiento por bombeo es que solo se puede instalar en lugares donde el agua puede bombearse a un depósito superior.

El año pasado se instalaron 6,4 GW de almacenamiento por bombeo. Esto es casi el doble de la cifra instalada el año anterior.

Expertos de IEC se reúnen en el Laboratorio Suizo de Máquinas Hidráulicas

Expertos del IEC TC 4 / Grupo de Trabajo (GT) 36, que “prepara los documentos en cálculos transitorios de hidráulicos transitorios en turbinas generadoras de energía hidroeléctrica”, se reunió a mediados de junio en el EPFL-LMH, el Laboratorio de Máquinas Hidráulicas del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL).

La reunión fue apoyada por el secretario de CT 4 de IEC, Robert Arseneault, quien fue galardonado en 2016 con el IEC Thomas A. Edison Award, el cual reconoce los logros de los comités y subcomités técnicos (TC / SC).

Los expertos, y aprovecharon la oportunidad para visitar la estación de energía bombeada subterránea Veytaux, recientemente renovada, cerca de Montreux, a orillas del lago Lemán. El funcionamiento de la nueva instalación se estudió en la sala de máquinas del EPFL-LMH en un modelo a escala 1:30.

Visitando la nueva instalación de almacenamiento de bomba expandida

La planta de energía Veytaux entró en servicio por primera vez en 1971, con cuatro turbinas hidroeléctricas Pelton, cada una con una capacidad de 60 MW (capacidad total de 240 MW) y cuatro bombas.

Las turbinas generan electricidad mediante el procesamiento de agua desde el depósito Lago Hongrin, ubicado 880 metros más arriba (altitud 1,255 m), a una velocidad de hasta 32m x seg. Cuando la demanda de electricidad es baja, las bombas pueden enviar agua en la dirección opuesta, del lago Geneva hasta el lago Hongrin a una velocidad de 24m x seg.

Para satisfacer la creciente demanda por un mejor equilibrio energético, impulsada por el rápido desarrollo de nuevas fuentes de energía renovable que generan electricidad de forma intermitente y fluctuante, el operador, Alpiq’s Group Forces Motrices Hongrin-Leman (FMHL), decidió duplicar la capacidad de generación de la estación. Comenzó a funcionar en 2011 con la instalación de dos nuevos grupos de turbinas de bomba de 120 MW (cada una compuesta por dos turbinas Pelton y dos bombas) en una caverna subterránea de 100 x 25 x 56 m. El trabajo costó alrededor de CHF 330 millones (USD 337 millones) y el nuevo sistema se inauguró en mayo de 2017, 10 años después de que se inició el primer estudio de factibilidad.

Las instalaciones mejoradas de Veytaux tienen una capacidad instalada total de 480 MW. 420 MW se utilizan para las operaciones y el resto se mantiene en reserva. Veytaux es ahora la segunda central de almacenamiento por bombeo más potente de Suiza.

Después de visitar la instalación que data de 1971, los expertos del recibieron un completo recorrido por el nuevo grupo de turbinas de bomba. El contraste entre las dos instalaciones es llamativo: el primer grupo de turbinas es completamente visible mientras que las nuevas turbinas de bombeo están instaladas en grandes recintos con solo las bombas en el extremo inferior de los recintos visibles.

En la inauguración de la nueva instalación, el presidente de la junta directiva de FMHL dijo: “la nueva central eléctrica de FMHL hará una contribución significativa para cumplir con los futuros desafíos de suministro de energía de nuestro país y está perfectamente en línea con la Estrategia Energética 2050”.

Suiza, al igual que muchos otros países, verá que la proporción de electricidad que genera a partir de nuevas fuentes de energía renovable crece de manera constante. Como resultado, instalaciones de EES como la de almacenamiento por bombeo de Veytaux, tendrá un papel importante en asegurar la estabilidad y flexibilidad de la red.