Baterías térmicas, la alternativa rentable para el autoconsumo fotovoltaico

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10/05/2020

Las baterías térmicas como forma de almacenar electricidad en forma de calor para convertirlo de nuevo en electricidad puede ser una solución rentable para el autoconsumo de electricidad fotovoltaica en las viviendas según un estudio publicado por investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid en colaboración con la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) en la revista Applied Energy.

La drástica bajada de precios de la energía eólica y fotovoltaica ha llevado a una parte de la comunidad científica a plantearse una idea que hasta hace poco hubiera sido tachada de absurda: ¿y si transformamos la electricidad eólica o fotovoltaica en calor, almacenamos ese calor el tiempo que haga falta, y luego lo convertimos de nuevo en electricidad cuando esta sea necesaria? Las leyes termodinámicas más básicas dicen que este proceso no puede ser eficiente, como mucho el 50%. Sin embargo, la economía no entiende de termodinámica y resulta que este sistema puede, de hecho, ser rentable. 

Baterías térmicas de muy alta temperatura

Hace tan sólo unos meses, se celebró en Madrid el primer congreso internacional dedicado a un nuevo tipo de baterías: las baterías térmicas de muy alta temperatura.

El evento, organizado por investigadores del Instituto de Energía Solar de la UPM, congregó a científicos e ingenieros de once países de todo el mundo que discutieron sobre el futuro de esta nueva tecnología.

La búsqueda de sistemas de almacenamiento de energía de bajo coste es uno de los grandes retos tecnológicos del futuro. Por otro lado, el calor representa más del 50% de la demanda energética global del planeta y supone el 40% de las emisiones globales de CO2. La clave para comparar la rentabilidad del almacenamiento de energía en forma de calor frente a otro tipo de sistemas de almacenamiento energético está en el coste económico del sistema global.

“Si la electricidad es suficientemente barata, convertir dicha energía en forma de calor para luego convertirla de nuevo a electricidad puede ser más rentable que hacerlo mediante baterías electroquímicas, aunque estas sean mucho más eficientes. La razón es que almacenar energía en forma de calor es extremadamente más barato que hacerlo en baterías electroquímicas. Hasta 100 veces menos. Además, el calor que no se puede convertir en electricidad puede aprovecharse para producir agua caliente o incluso para alimentar un sistema de absorción para refrigeración en verano”, señala Alejandro Datas, miembro del IES-UPM y principal autor de este estudio.

Autoconsumo fotovoltaico con baterías térmicas

Según el estudio desarrollado por el IES-UPM, en colaboración con la UPC, un sistema de autoconsumo fotovoltaico residencial que utilice este tipo de baterías térmicas podría proporcionar ahorros de en torno al 70-80% en electricidad y del 15-20% en calefacción, así como evitar aproximadamente una tonelada de emisiones de CO2 por vivienda y año.

El estudio también estima que la rentabilidad puede ser incluso mayor en aplicaciones de gran tamaño, como pueden ser centros comerciales, hospitales o fábricas, donde la economía de escala permita reducir aún más los costes del sistema y aprovecharse, además, de costes de generación fotovoltaica mucho menores.

En opinión de Alejandro Datas: “Almacenar energía eólica o fotovoltaica en forma de calor no sólo permitirá un ahorro sustancial del coste de la acumulación, sino que también permitirá satisfacer parte de esta gran demanda de calor mediante fuentes renovables. Por eso”, añade, “desarrollar este tipo de sistemas puede ser clave para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles, no sólo en el sector eléctrico, sino que también en el térmico.”

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Ejemplo de integración de una batería térmica en un área residencial
Fuente: IES-UPM

Proyecto AMADEUS

Los investigadores ya han empezado a dar los primeros pasos para fabricar este nuevo tipo de baterías. Durante los últimos tres años han coordinado el proyecto europeo AMADEUS, en el que, junto con otros siete centros de investigación europeos, han construido un primer prototipo a escala de laboratorio. Una vez terminado el proyecto, la Comisión Europea ha decidido aportar financiación adicional para realizar un estudio de mercado y analizar su posible explotación comercial. A partir de septiembre de este año, los investigadores del IES-UPM, con el apoyo de la consultora francesa Ayming, tratarán de identificar las necesidades de mercado que condicionarán el diseño de los primeros prototipos funcionales. Mientras tanto, están buscando socios industriales interesados en colaborar para fabricar esos primeros prototipos.

Pero los investigadores españoles no están solos en esta tarea. Al evento organizado en Madrid asistieron empresas, como la australiana 1414 Degrees o la estadounidense Antora Energy, que ya están desarrollando los primeros prototipos comerciales de estas baterías. Y no paran de surgir proyectos. Entre ellos, los de empresas tan reconocidas como SIEMENS-Gamesa o Malta (ex Google) que también han decidido apostar por este tipo de sistemas. Aunque muy diferentes desde el punto de vista tecnológico, todos ellos tratan de dar respuesta a la necesidad creciente de desarrollar sistemas de almacenamiento de muy bajo coste que permitan el despliegue masivo de las energías renovables intermitentes, como la solar o la eólica.

Datas A., Ramos A., del Cañizo, C. Techno-economic analysis of solar PV power-to-heat-to-power storage and trigeneration in the residential sector. APPLIED ENERGY (256) Article Number: UNSP 113935, DEC 15 2019 

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