Las baterías más grandes y más extrañas

¿Qué tal que necesitara una realmente grande, lo suficientemente grande para hacer funcionar a una ciudad?
¿Qué tal que necesitara una batería? ¿Una realmente grande, lo suficientemente grande para hacer funcionar a una ciudad?

Es una pregunta que los inventores han estado enfrentando durante décadas. Nadie quiere que el refrigerador, o el hospital, funcionen intermitentemente cuando la demanda suba o la planta eléctrica necesite reparaciones.

Resulta ser una pregunta sorprendentemente difícil de responder. Hoy en día, con el ascenso de las fuentes de energía verdes como la solar y la eólica, la necesidad de almacenamiento eléctrico a escala industria se está volviendo cada vez más vital para asegurar que haya electricidad incluso después de que se ponga el sol o la brisa desaparezca.

Con notable ingenio, los técnicos han dependido de una veintena de fuerzas y estados físicos como temperatura, fricción, gravedad e inercia para mantener la energía almacenada para su liberación posterior.

Esa es la razón por la cual una compañía eléctrica en Gales ideó un lago especial en la cima de una montaña. Y en Alemania una empresa de servicio eléctrico bombea cavernas subterráneas llenas de aire comprimido. He aquí cómo funcionan esos y otros sistemas, todos en uso actualmente.

Aire comprimido en una caverna


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En los años 70, una empresa eléctrica alemana quiso construir una planta de almacenamiento flexible que pudiera responder a repentinos picos en la demanda de electricidad, ya que sus plantas convencionales ⎯ principalmente de carbón ⎯ no estaban diseñadas para elevar o bajar el suministro rápidamente.

No tenía el terreno ondulante necesario para una planta hidroeléctrica, la cual puede empezar a operar rápidamente cuando aumenta la demanda. Pero he aquí lo que tenía: antiguos depósitos de sal subterráneos.

Tomando prestada una técnica usada comúnmente para almacenar gas natural y petróleo en lo profundo de la tierra, canalizó agua a los lechos de sal para disolverla y crear dos cavernas a menos de un kilómetro por debajo de los verdes campos de Huntorf. La planta, que abrió en 1978, usa electricidad de la red, cuando es barata porque la demanda es baja, para comprimir y almacenar aire en las cuevas de sal.

Luego, cuando la demanda de electricidad aumenta, un motor impulsa el aire hacia la superficie y a un sistema de combustión, donde quema gas natural que hace girar una turbina para producir electricidad. Comprimir el aire le permite inyectar más oxígeno a las turbinas, haciéndolas más eficientes.

Una planta similar fue abierta en 1991 en McIntosh, Alabama. Varias compañías eléctricas, principalmente en Estados Unidos y Europa, están explorando extraer depósitos de sal para almacenamiento.

Sal fundida para acumular los rayos del sol


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En el desierto de Tonopah, Nevada, unos 322 kilómetros al noroeste de Las Vegas, una enorme espiral de espejos rodea a una torre de concreto de unos 55 pisos de altura. Coronada por un intercambiador de calor de 30 metros formado por tubos, no es una reliquia de algún rito pagano místico, sino la Instalación de Energía Solar de Crescent Dunes.

Es la primera planta de energía solar concentradora a escala industrial del mundo que usa sal extremadamente caliente para extender el uso de la energía solar mucho más allá del ocaso.

En vez de usar paneles solares para producir electricidad, la planta tiene más de 10.300 espejos del tamaño de vallas publicitarias que enfocan el calor del sol en el intercambiador de calor, derritiendo la sal en millones de litros de líquido a 565 grados centígrados que se almacenan hasta que se necesita la electricidad. La sal, que puede permanecer líquida a temperaturas más altas que algunos otros fluidos como el agua, luego fluye a través de un sistema de generación de vapor que impulsa una turbina, produciendo electricidad suficiente para 75,000 casas hasta por 10 horas después de la puesta del sol; en esencia, permitiendo que el sol brille de noche.

Ruedas giratorias que hacen funcionar a una grúa


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En la isla Kodiak en Alaska, la cooperativa eléctrica local recibió una solicitud inusual de la compañía de transporte que opera el puerto: ¿Podría instalar una grúa eléctrica?

La compañía quería reemplazar su antigua grúa que funcionaba con diesel con una nueva eléctrica y más rápida. Sería capaz de ofrecer servicio a barcos más grandes y a pilas de contenedores más altos, haciendo más eficientes las operaciones de embarque.

Después de estudiar la propuesta y las potenciales soluciones, se decidió por el volante de inercia, que usa un rotor giratorio en un vacío que actúa como motor y generador. En operación desde 2015, el sistema usa electricidad de la red para acelerar los volantes, los cuales mantienen su velocidad a través de la inercia. Cuando la grúa se eleva, el sistema convierte el impulso de los rotores en electricidad. Y cuando la grúa desciende, recarga los volantes, recuperando la energía que los acelerará de nuevo.

La instalación también ayuda a la compañía eléctrica a equilibrar las fluctuaciones de energía de la red con sus turbinas eólicas, las cuales ofrecen una cuarta parte de la electricidad de la isla.

Dos lagos y una gran colina


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En los años 50, la necesidad de electricidad de Gran Bretaña ⎯ y las instalaciones que la almacenaran ⎯ estaba en aumento. Los funcionarios de energía tuvieron una idea: hidroelectricidad bombeada.

En otras palabras, se construyen dos lagos, uno en la cima de una colina, y otra en la base. La electricidad fuera de horarios pico (es decir, más barata) bombearía agua de abajo hacia arriba. Luego, cuando la red necesitara energía, se abriría el estanque superior, enviando agua hacia abajo a través de turbinas para producir electricidad.

Después de buscar la ubicación perfecta durante dos años, se decidieron por la montaña Elidir, en las orillas del Parque Nacional Snowdonia en Gales del Norte. Aunque la idea de situar una planta eléctrica en un área natural enfureció a algunos, la ubicación era en muchas formas ideal. Tenía un lago, Marchlyn Mawr, cerca de su pico, otro, Peris", en el fondo.

También resultó que contenía las entrañas de una cantera de pizarra abandonada, lo que hizo más fácil ocultar en su interior la Estación Eléctrica Dinorwig. Sin embargo, llevó 10 años completar la construcción.

Abierta en 1984, está entre las plantas más grandes de su tipo y puede generar suficiente energía para hacer funcionar a toda Gales durante seis horas.

Pero, en vez de ello, se ha vuelto crucial para satisfacer una necesidad muy británica: el drástico repunte en la demanda de electricidad cuando terminan los programas de televisión populares, y millones de personas simultáneamente conectan sus teteras eléctricas para preparar té.

Un tren cargado de escombros


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Hace casi una década, los fundadores de una pequeña empresa emergente con sede en Santa Bárbara, California, se propusieron crear un enfoque verde para almacenar energía renovable que pudiera imitar a la hidroelectricidad bombeada pero sin el agua.

¿Su solución? Cargar una hilera de vagones de ferrocarril con piedras y concreto y dejar que la gravedad hiciera el trabajo.

La compañía, Advanced Rail Energy Storage, probó ese concepto en Tehachapi, California, usando electricidad de un generador de diesel para subir el tren de unas 4,5 toneladas a la cima de una empinada colina. En el momento preciso, el tren rodó hacia abajo, generando electricidad con las ruedas en movimiento, una tecnología similar al frenado regenerativo común en vehículos eléctricos como el Prius.

La compañía recientemente obtuvo la aprobación de la Oficina de Gestión de Tierras para su primer proyecto a escala comercial en Pahrump, Nevada, aproximadamente a 50 kilómetros al este del Valle de la Muerte. Esa instalación, que incluirá siete trenes mucho más pesados, está diseñada para alcanzar toda su capacidad a los 15 segundos y producir suficiente energía para hacer funcionar 14 casas promedio por un mes.

Un productor de hielo que enfría a un edificio


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Conforme cae la noche sobre el número 1 de Bryant Park, la deslumbrante torre de oficinas en 42nd Street y Avenue of the Americas en la Ciudad de Nueva York, los empleados apagan sus computadoras, toman sus teléfonos celulares y abandonan el edificio al terminar la jornada laboral.

Pero en el sótano, la acción apenas está empezando. Usando electricidad nocturna más barata de la red, un gran refrigerador enfría agua mezclada con glicol por debajo del punto de congelación. El sistema luego bombea la mezcla a unos 3.2 kilómetros de tuberías enroscadas dentro de cada uno de casi cuatro docenas de tanques de 2,839 litros llenos de agua. Oscilando alrededor de los 2.8 grados por debajo de los cero grados centígrados, la solución de glicol congela el agua, efectivamente almacenando electricidad en forma de hielo.

Al día siguiente, la mezcla de glicol sale de los espirales y entra en un sistema de acondicionamiento de aire de circuito cerrado. Ayuda a enfriar los 218,300 metros cuadrados del edificio durante hasta 10 horas durante el día; cuando la electricidad es típicamente más cara.
Fuente: Diane Cardwell y Andrew Roberts / New York Times News Service