Son una innovación que podría revolucionar la transición energética al permitir almacenar energía en el fondo marino, facilitando la integración de energías renovables.
Los almacenadores submarinos de bombeo podrían revolucionar la transición energética
La importancia de los sistemas de almacenamiento de aire comprimido
Los sistemas de almacenamiento de energía mediante aire comprimido son una opción innovadora y sostenible para mejorar la integración de energías renovables en el suministro eléctrico. El Instituto Fraunhofer IEE, a través del proyecto «StEnSea» (Stored Energy in the Sea), lleva a cabo pruebas en el Lago de Constanza, donde se ha instalado un sistema de almacenamiento de energía en una esfera de hormigón anclada a profundidades de entre 500 y 600 metros. El objetivo final es diseñar una esfera de 30 metros de diámetro y una pared de tres metros de grosor que permita almacenar y liberar grandes cantidades de energía.
¿Cómo funciona el sistema de almacenamiento de bombeo submarino?
Este sistema innovador de almacenamiento por bombeo submarino traslada el principio de las plantas de almacenamiento por bombeo convencionales al fondo marino. De esta forma, se podría almacenar energía en ubicaciones cercanas a parques eólicos marinos, optimizando el uso de la energía eólica generada offshore.
Para ello, una esfera hueca se sitúa en el lecho marino, con una apertura en la parte superior a la que se integra una unidad de turbina y bomba. Durante el proceso de descarga, se abre una válvula para que el agua entre en la esfera, activando la turbina y generando electricidad. Para cargar el sistema, se emplea energía renovable excedente (por ejemplo, de viento o sol) para bombear el agua fuera de la esfera, preparando el sistema para otro ciclo de almacenamiento.
Una conexión mediante cables submarinos enlaza el sistema con la red eléctrica terrestre o con una estación transformadora flotante en alta mar, lo que facilita la integración directa en parques eólicos marinos. La capacidad de almacenamiento del sistema se incrementa con la profundidad, ya que a mayor profundidad, mayor presión de la columna de agua sobre la esfera.
Origen y desarrollo de la idea
El concepto fue ideado en 2011 por los físicos Prof. Dr. Horst Schmidt-Böcking y Dr. Gerhard Luther. Posteriormente, la empresa Hochtief Solutions AG, junto con el Fraunhofer IEE, llevaron a cabo una estudio de viabilidad para analizar la posibilidad de desarrollar este tipo de almacenamiento en grandes profundidades marinas. La forma esférica fue seleccionada debido a su eficiencia en términos de relación entre volumen y superficie, y su resistencia mecánica uniforme.
En 2016, Fraunhofer IEE realizó pruebas a escala reducida en el Lago de Constanza, a una profundidad de aproximadamente 100 metros, con el apoyo del Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania. Este ensayo confirmó la viabilidad técnica del sistema en condiciones controladas.
Prueba en la costa de California
A raíz del éxito en el Lago de Constanza, Fraunhofer IEE y sus socios se preparan para realizar pruebas en aguas más profundas frente a la costa de California. En este ensayo, planeado para profundidades de entre 500 y 600 metros, se utilizará una esfera de 400 toneladas y nueve metros de diámetro con una capacidad de 0,4 megavatios hora y una potencia de 0,5 megavatios. El objetivo es analizar todos los procesos de fabricación, instalación, operación y mantenimiento, con vistas a una esfera de mayor tamaño y capacidad de almacenamiento.
«Los sistemas de almacenamiento por bombeo son ideales para el almacenamiento de energía durante horas o días«, explica el Dr. Bernhard Ernst, Gerente de Proyecto en Fraunhofer IEE. Sin embargo, la expansión de estos sistemas en tierra es limitada, por lo que la alternativa de instalarlos en el mar no solo reduce el impacto ambiental, sino que también incrementa su viabilidad social.
Colaboración internacional y tecnología avanzada
Para la realización de este proyecto, Fraunhofer IEE colabora con Sperra, una empresa estadounidense especializada en la impresión 3D de hormigón para energías renovables, que fabricará la esfera en Long Beach. Asimismo, el proyecto cuenta con la participación de Pleuger Industries, empresa líder en motores y bombas submarinas.
Se ha elegido una ubicación cerca de Long Beach, en Los Ángeles, y se espera que el sistema esté operativo a finales de 2026. La iniciativa cuenta con un financiamiento de 3,4 millones de euros del Ministerio Federal de Economía y Protección Climática de Alemania y de cuatro millones de dólares del Departamento de Energía de EE.UU.
Profundidades óptimas: 600 a 800 metros
Según cálculos del Fraunhofer IEE, las profundidades de entre 600 y 800 metros son las más eficientes para este tipo de almacenamiento, ya que en esta franja se consigue un equilibrio óptimo entre presión, peso y grosor de las paredes de la esfera. Además, en estas profundidades no se requiere el uso de hormigón especial de alta resistencia y se pueden emplear bombas submarinas convencionales.
Posibles ubicaciones para instalar estos sistemas incluyen las costas de Noruega, Portugal, las costas este y oeste de EE.UU., Brasil y Japón. También se podrían instalar en lagos profundos o en antiguos yacimientos mineros inundados.
Un potencial de almacenamiento mundial de 817.000 gigavatios hora
De acuerdo con estimaciones del Fraunhofer, la tecnología de almacenamiento en esferas submarinas tiene un potencial de almacenamiento global de 817.000 gigavatios hora. Solo en los diez mejores emplazamientos europeos se podría almacenar hasta 166.000 gigavatios hora, en comparación con los casi 40 gigavatios hora de capacidad de las plantas de almacenamiento por bombeo terrestres en Alemania.
Las costes de almacenamiento estimados son de 0,046 euros por kilovatio hora, con una inversión de 1.354 euros por kilovatio de potencia y 158 euros por kilovatio hora de capacidad. La esfera de hormigón tiene una vida útil de 50 a 60 años y cada 20 años requerirá reemplazar la turbina y el generador. Su eficiencia ronda el 75 a 80 % por ciclo.
Este sistema de almacenamiento submarino presenta dos modelos de negocio viables: la arbitraje energético, comprando energía a bajo costo y vendiéndola en momentos de alta demanda, y la provisión de reservas de regulación para estabilizar la red eléctrica.
Una tecnología con gran potencial para la transición energética
La necesidad de almacenamiento energético crecerá considerablemente en los próximos años, impulsada por la transición hacia fuentes renovables. El sistema de esferas submarinas StEnSea proporciona una solución económica y adecuada para el almacenamiento a corto y medio plazo, contribuyendo a una infraestructura energética sostenible. La prueba en la costa estadounidense representa un paso fundamental hacia la comercialización y escalabilidad de esta innovadora tecnología de almacenamiento energético submarino.
Más información: fraunhofer.de
AlejandraEvjen dice
fabuloso.Traigan que me sale cara la electricidad 👍😁