EL PAPEL DE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO TÉRMICO EN EL MIX ENERGÉTICO ESPAÑOL

Autor: Dra. Esther Rojas, CIEMAT-PSA

El Plan Nacional de Energía y Clima, PNIEC 2021-2030 es la estrategia propuesta por el Gobierno español para que España contribuya activamente al cumplimiento del compromiso de la Unión Europea para que ésta llegue a tener una economía próspera, moderna, competitiva y climáticamente neutra en 2050. Dentro de este Plan y en referencia al Almacenamiento Térmico se menciona que “Adicionalmente, es importante señalar el aumento del almacenamiento térmico que se producirá asociado a las instalaciones de energía solar de concentración. Instalaciones que incrementan su potencia instalada en 5 GW entre 2021 y 2030 y que disponen de 9 horas de almacenamiento empleando unos depósitos de sales fundidas” [1].

Los sistemas de almacenamiento térmicos a los que se refiere el PNIEC son sistemas perfectamente validados y que, junto con el almacenamiento por hidro-bombeo, son los únicos sistemas de almacenamiento de energía con gran capacidad para centrales eléctricas actualmente disponibles comercialmente: desde 20MWe / 300MWeh de la planta STE Gemasolar en España hasta el 280MWe / 1880 MWeh de la Central de potencia Solana en EEUU. El coste medio de inversión de estos sistemas de almacenamiento de energía ronda los 40 €/KWeh en la actualidad [2]. Estos dos hechos -gran capacidad de almacenamiento y bajo coste- sitúan los sistemas de almacenamiento térmicos en una posición privilegiada –pero, lamentablemente, muy desconocida- para la gestionabilidad de centrales de producción eléctrica.  Es por ello que en la actualidad se está explorando, y no solo a nivel de investigación si no a nivel comercial,  el uso de estos sistemas para almacenar grandes cantidades de energía procedentes de otras fuentes de energía renovables, como son la eólica y la fotovoltaica. Tecnologías renovables éstas que, a fecha de hoy, no son gestionables puesto que carecen de sistemas de almacenamiento de gran capacidad a un precio asumible. Así, por ejemplo, Siemens-Gamesa, empresa del sector eólico, está impulsando los sistemas de almacenamiento de energía térmica como sistemas de almacenamiento de gran capacidad para campos eólicos, gestores de calor de procesos y reconversión de plantas de combustibles fósiles [3].

Por otro lado, es de destacar que  las empresas españolas han sido líderes mundiales en la tecnología de sistemas comerciales de almacenamiento térmicos para centrales de potencia con energía solar térmica de concentración.  En este sentido, la colaboración CIEMAT – empresas ha sido una constante a lo largo del tiempo, fortaleciendo el papel del CIEMAT como herramienta y vínculo de las empresas para el desarrollo de la Ciencia y la Tecnología.

Existen tecnologías solares de concentración muy prometedoras para la producción de electricidad para las que los sistemas de almacenamiento térmicos comentados en los párrafos anteriores no son los más adecuados. Así, entre las 12 actividades de I + D + i priorizadas en la Iniciativa de Liderazgo Global en Energía Solar Concentrada-Plan de Implementación del SET-Plan (2017), se mencionan las siguientes tecnologías de concentración: Nueva generación de plantas de torre con sales fundidas a temperaturas más altas (prioridad 3), Plantas de torre con receptor volumétrico atmosférico (prioridad 6), Plantas de torre con receptor de aire presurizado (prioridad 9) y Desarrollo de un ciclo combinado híbrido supercrítico Brayton (1000 ºC) (prioridad 12). Las descripciones de las actividades priorizadas 6 y 9 incluyen explícitamente la necesidad de sistemas de almacenamiento adecuados. Los retos tecnológicos que plantean estas nuevas plantas termosolares de concentración en relación a los sistemas de almacenamiento son diversos en función de la tecnología correspondiente. En el Proyecto ACES2030-CM (S2018/EMT-4319) a través del Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid en Tecnologías 2018, cofinanciado con fondos estructurales, se está estudiando el funcionamiento de lechos fijos de rocas y otros materiales como sistemas de almacenamiento y que utilizan como medio de transferencia aire atmosféricos (tecnología priorizada. 6). Para ello, el CIEMAT está utilizando su prototipo experimental ALTAYR   (ver foto) en el que se pueden estudiar diferentes tipos de materiales cargándolos con energía térmica con aire hasta 900ºC.

Dispositivo experimental ALTAYR  (CIEMAT)

Para concluir, decir que el almacenamiento térmico también puede y debe jugar un papel importante dentro del sector industrial. Siendo este sector  el consumidor de alrededor del 30% de la energía total del país, en el PNIEC  es el único sector de la economía que aumenta sus emisiones (4%) en el período del Plan. Gran parte de este consumo de energía es en forma de energía térmica (calor de proceso) y es por eso que las tecnologías solares térmicas, con y sin concentración, pueden jugar un papel importante. En cualquier caso, la simple optimización de los flujos de energía ya podría reducir significativamente el consumo de energía asociado. Dentro de esta optimización de flujos, los sistemas de almacenamiento térmico pueden jugar un papel importante como gestores eficientes del calor residual.

Referencias

[1] pág. 87 del PNIEC, obtenido en https://www.miteco.gob.es/images/es/pnieccompleto_tcm30-508410.pdf

[2] L. Crespo, Abril 2020, The double role of CSP plants on the future Electrical Systems, presentado en la Conferencia de WBG ‘Concentrating Solar for Power and Heat’

[3] https://www.siemensgamesa.com/es-es/products-and-services/energia-hibrida-y-almacenamiento/almacenamiento-de-energia-termal-con-etes

Contacto

Esther Rojas, Investigadora principal grupo CIEMAT-ATYCOS en ACES2030-CM.

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

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