Nuevo estudio ve potencial en el almacenamiento de aire comprimido como alternativa a las baterías tradicionales

Actualizado: 05/07/2024

Los sistemas de almacenamiento de energía basados en la compresión de aire podrían sustituir a las baterías electroquímicas convencionales como una solución más barata y de mayor capacidad.

Las baterías electroquímicas son, junto con la hidroeléctrica de bombeo, la principal tecnología para el almacenamiento estacionario de energía. Pero, a pesar de que los precios de las baterías recargables han caído fuertemente en el último año, el sector energético sigue buscando una solución más eficiente y sostenible en términos de costes y aspectos medioambientales. El almacenamiento de aire comprimido es una de las alternativas más prometedoras y, según un estudio reciente de la Universidad de Sharjah en los Emiratos Árabes Unidos, podría reemplazar a las baterías electroquímicas convencionales como una solución más barata y de mejor capacidad.

Cómo funciona el almacenamiento de aire comprimido

El almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) se basa en un proceso de presurización del aire durante los períodos de baja demanda energética y su almacenamiento en tanques subterráneos o externos; y luego liberarlo durante los períodos de alta demanda de la red. El aire liberado fluye a través de un expansor que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Los sistemas CAES suelen incluir un compresor, un tanque de almacenamiento, un expansor, un motor, un generador y un sistema de control. Simple sobre el papel, más complejo en la práctica. Hasta la fecha, solo hay dos plantas CAES comerciales a gran escala en todo el mundo. La primera comenzó a funcionar en 1978 en Alemania, y ofrece una potencia nominal de 290 MW. El segundo, de 110 MW, está ubicado en McIntosh, en Estados Unidos, y está en operación desde 1991.

Aunque pocas experiencias han llegado al mercado en los últimos años, la carrera actual hacia las energías renovables está dando un nuevo brillo al almacenamiento de aire comprimido y varios países están explorando su potencial. China ya ha anunciado la construcción del mayor proyecto CAES en términos de megavatios hora: una planta de 300 MW/1800 MWh ubicada en la provincia norteña de Gansu.

El estudio de la Universidad de Sharjah

Los investigadores, dirigidos por el profesor Abdul Hai Alami de la Universidad Árabe, tienen una primera evaluación experimental del almacenamiento de aire comprimido como reemplazo de las baterías de litio recargables. El equipo del experimento realizado por los científicos consistió en tanques de aire, turboexpansores (motores neumáticos), cajas de engranajes y un generador de imanes permanentes de CA. «Estos equipos proporcionaron una eficiencia experimental de ida y vuelta de alrededor del 60% con más espacio para futuras mejoras», señalan los científicos en su estudio.

El objetivo es comparar el potencial de almacenamiento de energía en los sistemas de aire comprimido y las baterías convencionales mediante un montaje experimental que consiste en tanques de aire, motores de aire, cajas de cambios y un generador de CA.

Resultados del estudio: A una presión de funcionamiento de 10-12 bar y una presión de almacenamiento de 80-100 bar, una batería de 12 V equivale a 12 m³ de espacio de almacenamiento de aire. El espacio es una función de la potencia del motor de aire y también del acoplamiento con el generador, si es directo o a través de una caja de cambios. Los cálculos matemáticos estimaron unos resultados de energía y potencia un 27 % superiores, que se atribuyen a las pérdidas cinéticas y mecánicas en la expansión del aire y la fricción de la caja de cambios, respectivamente

¿Cuáles son algunas aplicaciones prácticas del almacenamiento de energía por aire comprimido?

El almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) es una tecnología que permite guardar el excedente de energía renovable en forma de aire a alta presión, y luego liberarlo para generar electricidad cuando se necesita. Algunas aplicaciones prácticas del CAES son:

• Accionamiento de herramientas neumáticas: El aire comprimido se puede utilizar para alimentar diferentes tipos de herramientas, como martillos, llaves, taladros, etc. Estas herramientas son más ligeras, seguras y eficientes que las eléctricas o las de combustión.
• Sistemas de transporte público: El CAES podría implementarse en los sistemas de transporte público, como autobuses, trenes o tranvías, ayudando a reducir su impacto ambiental y su dependencia de los combustibles fósiles.
• Transporte marítimo: El CAES también podría aplicarse al transporte marítimo, tanto para la propulsión como para el suministro de energía a bordo. El aire comprimido podría almacenarse en tanques o en estructuras huecas, como el casco o las velas, y utilizarse para mover turbinas o motores de aire.
• Almacenamiento a gran escala: El CAES es una de las opciones más prometedoras para el almacenamiento de energía a gran escala, especialmente para integrar fuentes de energía intermitentes, como la solar o la eólica. El aire comprimido se puede almacenar en cavernas subterráneas, minas abandonadas, tanques o globos, y recuperarse cuando se requiera.

Más información: ScienceDirect