Por: Montse Pineda Hernández, 11 de Febrero de 2022
Actualmente es innegable la gran demanda energética que se presenta día a día a nivel mundial, como resultado de ello, la búsqueda de medios confiables que brinden solución ante posibles cortes repentinos de energía o simplemente para tener la oportunidad de usar distintos dispositivos electrónicos sin necesidad de estar conectado a la electricidad para poder ocuparlos, han dado paso a la creciente persecución de sistemas eficientes de almacenamiento de energía.
Un poco de historia
Puede considerarse que el inicio de la historia del almacenamiento de la energía se da desde 1745, donde el físico alemán Ewald Georg von Kleist gracias a distintos experimentos realizados con electricidad electrostática, descubrió que era posible almacenarla en una botella de vidrio que recibiría el nombre de “botella de Leiden”, la cual es considerada como el primer condensador práctico. Posteriormente, otro conocido físico y químico italiano: Alessandro Volta, en 1799 tras un experimento con el tejido muscular de las ranas, desarrollaría la primera pila eléctrica, al demostrar que lo que provocaba una corriente eléctrica, no era el cuerpo de los animales, sino la conexión de dos metales. Además, en 1859 el físico francés Gastón Planté,
después de un tiempo de trabajo en el desarrollo de un sistema que fuera apto para almacenar la energía eléctrica, creó la primera batería secundaria, la cual se trataba de una batería plomo-ácido y se convertiría en la primer batería utilizada para el funcionamiento de los coches.
Modelos de almacenamiento de energía
Hoy en día, gracias a las diferentes tecnologías existentes, se presentan distintas formas de acumular la energía, entre las que se pueden encontrar las siguientes metodologías:
Baterías de iones de litio: Desde su aparición en 1990, han revolucionado la tecnología de los dispositivos móviles, convirtiéndose en las baterías más importantes para este tipo electronicos. Su funcionamiento se basa en el almacenamiento de energía eléctrica en forma de energía química; estas pueden ser recargables o no y actualmente sus aplicaciones son muy variadas ya que pueden encontrarse desde en los celulares, hasta en las baterías de los autos eléctricos.
Baterías de flujo redox de vanadio: Desarrollada por la NASA para misiones espaciales de larga duración; son consideradas electroquímicas, secundarias y aplicables a redes o niveles locales a gran escala. En estas la energía se almacena en dos tanques desacoplados, para posteriormente bombearse en las celdas en las que ocurre la reacción de oxidación.
Baterías de ácido de plomo: Como se mencionó al inicio de este artículo, vemos que son de las pioneras en el almacenamiento de energía, son consideradas como parte de la tecnología electroquímica, se considera que este tipo de técnica puede reciclarse en su totalidad, permiten el almacenaje a escala local y están disponibles al público en general, lo cual las convierte en el tipo de baterías más comunes en el mercado.
Baterías de sulfuro de sodio: Surgen como resultado del nivel de conductividad del Na+ . Este tipo de baterías requieren que altas temperaturas mantengan activos a los materiales en un estado líquido, por lo cual también son conocidas como “baterías de alta temperatura”, y son de tipo secundario (recargables).
Almacenamiento hidroeléctrico por rebombeo: Transforma en energía potencial la energía eléctrica, al elevar el agua a un tanque de mayor altura; para bombear el agua se requiere la energía eléctrica, por lo cual procura realizarse este proceso durante los tiempos de menor demanda energética o cuando el costo de la energía es bajo, posteriormente cuando se requiere la energía, se vierte el agua desde el depósito superior hacia una turbina que transformará nuevamente la energía potencial en energía eléctrica, como lo hacen las centrales hidroeléctricas convencionales.
Almacenamiento de energía con aire comprimido: En este tipo de almacenamiento se aprovechan los picos de energía para separarlos en una central de compresión de aire y posteriormente guardarla en un reservorio especial (pueden ser depósitos de sal natural viejos o yacimientos de gas agotados), a fin que cuando se requiera, pueda realizarse el sistema inverso y recuperarse la energía eléctrica. Se trata de un sistema de conversión de energía eléctrica a cinética en forma de aire comprimido.
Sales fundidas: Estas deben su nombre a que en ellas se almacena energía térmica sensible por medio de un dispositivo electroquímico que utiliza sales fundidas como electrodos y/o electrolitos. Es catalogada como almacenamiento energético térmico en líquidos y como baterías de altas temperaturas; suelen ocuparse en centrales solares concentradas.
Supercondensador: Estos se tratan de sistemas capaces de almacenar en forma de cargas electrostáticas grandes cantidades de energía eléctrica, y están capacitados para transferirla rápidamente cuando se requiera. Se basan en el uso de materiales de dieléctrica fina y electrodos de área superficial elevada. Cuando el voltaje es aplicado en el sistema, las cargas positivas se acumulan en la superficie del electrodo, para que posteriormente el material dieléctrico separe estas cargas y genere un campo eléctrico que permita que estos supercondensadores almacenen la energía.
Volantes de inercia: Basan su funcionamiento en el almacenaje de energía en forma mecánica–cinética, por medio de la aceleración y desaceleración de un cuerpo rotatorio, el cual es colocado en un eje fijo que se conecta con una máquina eléctrica que actúa como rotor al momento de la carga, y como generador al instante de la descarga.
Una manera de clasificar estos diferentes métodos, puede ser de acuerdo con el tiempo de respuesta de cada uno, tal como lo propone Jaime A. Moragues por medio del siguiente esquema.
Además, se presenta un nuevo descubrimiento denominado como “Baterías alternativas orgánicas”, las cuales se basan en resina de pino y alfalfa, y han sido comparables con las baterías de litio; sus materiales pueden ser reciclables en un porcentaje de 99%, implicando bajo costo energético y usando materiales que no representan peligro químico. Estos acumuladores buscan dar una alternativa a la necesidad energética sin descuidar el impacto ambiental que se puede conllevar en el proceso o con los residuos, brindando una opción sustentable en este tema tan importante.
Actualmente la importancia del almacenamiento de energía es un aspecto con un crecimiento exponencial a futuro, tanto, que se considera que en el porvenir, quien lidere las tecnologías de almacenamiento de energía tendrá la capacidad de influir en diversas áreas de desarrollo. El mejor ejemplo de esto son las energías renovables, las cuales van en constante crecimiento debido a la necesidad ascendente de detener el cambio climático y de obtener fuentes ilimitadas de energía que permitan el abastecimiento de la gran demanda que se da en la actualidad; pero estas requieren el apoyo de diferentes sistemas de almacenamiento eficaces que les permita combatir su naturaleza intermitente y den paso a sistemas más confiables y estables de energía, permitiendo así el desarrollo de diversas tecnologías que permitan la descarbonización gradual del sistema energético actual. Otro ejemplo de su utilidad es que cada vez aumenta más la demanda de equipos portátiles que ofrezcan una mayor duración de energía y una capacidad de carga más rápida, convirtiendo a este aspecto como uno de los factores determinantes para considerar si un dispositivo es innovador o no, y por ende, lo que determina su compra en el mercado.
Como se puede apreciar en lo expuesto anteriormente, cada vez surgen nuevas tecnologías que permiten almacenamiento más eficiente en las diferentes áreas de aplicación, con la finalidad de tener un mejor aprovechamiento de la energía que se tiene en los diferentes procesos. La búsqueda por una mayor obtención de energía es algo que siempre ha estado presente, y el almacenamiento de esta es quien se ha convertido en su acompañante perfecto permitiéndole disminuir pérdidas; los avances tecnológicos actuales han brindando una gran alternativa para obtener una mayor seguridad energética y han permitido abrir paso a diversos cambios que permitan reducir el cambio climático.
Referencias
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Ciudades del futuro. (1 de abril de 2020). 7 Tipos de almacenamiento de energía que deberías conocer. https://ciudadesdelfuturo.es/siete-tipos-almacenamiento-energia.php
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Malagón, E. (20 de julio de 2020). Sistemas de Almacenamiento de energía. BID. https://blogs.iadb.org/energia/es/sistemas-de-almacenamiento-de-energia-descarbonizacion/
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Moragues, J. A. (2018). Una mirada a los diferentes tipos de almacenamiento de energía. Hojitas de Conocimiento. Energía; n° 29.
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (2020). Catálogo de Tecnologías de almacenamiento de energía (Informe D2). Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático.
Tarrillo, J. M. (2012). Sistemas de Almacenamiento de Energía. Facultad de Ciencias (FC), Centro de Tecnologías de la Información y Comunicaciones (CTIC) Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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