'Lo mejor está por venir' para la tecnología de almacenamiento de energía

En una calurosa mañana de julio, viajé a Biasca, Suiza, a unas dos horas al norte de Milán, Italia, donde Energy Vault ha construido una planta de demostración, aproximadamente una décima parte del tamaño de una operación a gran escala. Todo, desde la idea hasta una unidad funcional, tomó alrededor de nueve meses y menos de $ 2 millones en realizarse. Si este tipo de innovación de baja tecnología y bajo costo pudiera ayudar a resolver solo algunas partes del enorme problema del almacenamiento de energía, tal vez la transición energética que el mundo necesita no sea tan difícil después de todo. El caso comercial del almacenamiento mejora enormemente con la acumulación de ingresos, es decir, las baterías optimizan sus ingresos al realizar ofertas en diferentes mercados. Por ejemplo, las baterías de fosfato de hierro y litio se están favoreciendo cada vez más para instalaciones a escala de red, particularmente en China.

Otros proyectos tienen como objetivo utilizar baterías de automóviles eléctricos para el almacenamiento de energía estacionaria a mayor escala. Este es el caso, por ejemplo, del programa Advanced Battery Storage anunciado por Renault a finales de 2018. Este plan tiene como objetivo construir un sistema capaz de almacenar al menos 60 MWh y proporcionar 70 MW de potencia.

Los superconductores tienen actualmente la mayor eficiencia de ida y vuelta de cualquier dispositivo de almacenamiento, pero son costosos de fabricar y mantener. La investigación de PNNL proporciona una comprensión clara de las necesidades tecnológicas para integrar el almacenamiento de energía en la red. Trabajamos con las empresas de servicios públicos y la industria para evaluar el papel óptimo de las instalaciones de almacenamiento de energía en las condiciones operativas y de mercado locales.  Qué es la energía sustentable  investigación apoyan las implementaciones de campo donde trabajamos con las partes interesadas para caracterizar el valor, comprender el uso y los controles y, en general, mejorar los beneficios que los sistemas de almacenamiento de energía brindan a la red. Estos datos, proporcionados a todas las partes interesadas, aseguran que el desarrollo y la implementación de la investigación están trabajando hacia un futuro de energía más limpia para Estados Unidos.

La energía a gas es la conversión de electricidad en un combustible gaseoso como el hidrógeno o metano. Los tres métodos comerciales utilizan electricidad para reducir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. El almacenamiento de energía potencial o el almacenamiento de energía por gravedad se desarrolló activamente en 2013 en asociación con el Operador del Sistema Independiente de California. Se examinó el movimiento de vagones tolva llenos de tierra impulsados ​​por locomotoras eléctricas desde elevaciones más bajas a más altas. En cada uno de los estudios antes mencionados, y en otros, los beneficios (el costo y / o la reducción de las emisiones de CO2) casi siempre se evaluaron únicamente desde la perspectiva de LA o de la comunidad.

Además de proporcionar energía bajo demanda, las tecnologías de almacenamiento de energía tienen el potencial de proporcionar servicios auxiliares a la red eléctrica para garantizar la confiabilidad y estabilidad del sistema eléctrico, y ajustar mejor la generación a la demanda de electricidad. Las inversiones y los incentivos en investigación y desarrollo básicos y aplicados mejorarían el rendimiento de las tecnologías existentes y respaldarían los avances para la próxima generación de tecnologías de almacenamiento de energía. En 2016, el programa ARPA-E del DOE proporcionó $ 37 millones para un nuevo programa para identificar cómo los conductores de iones sólidos pueden mejorar el almacenamiento de energía al aumentar la capacidad de la batería y prevenir cortocircuitos y degradación. Sin embargo, la densidad de energía máxima de las baterías de iones de litio actuales que tienen química topatáctica no es suficiente para satisfacer las demandas de nuevos mercados en áreas como los vehículos eléctricos. Por lo tanto, se están buscando nuevos sistemas electroquímicos con densidades de energía más altas, y las baterías de metal-aire con química de conversión se consideran un candidato prometedor. La biología, a través de la fotosíntesis, brinda un primer borrador de plantilla para almacenar energía solar a una escala enorme. En todo el mundo, se estima que los organismos fotosintéticos capturan energía solar a una tasa promedio de ≈ 4,000 EJ año-1 (correspondiente a una tasa promedio anual de ≈ 130 teravatios). Esta tasa de captura de energía es aproximadamente 6,5 veces mayor que el consumo actual de energía primaria mundial de 20 TW. Los organismos fotosintéticos terrestres almacenan esta energía, después de las pérdidas de carbono debido a la respiración, a una tasa neta de ≈ 1200 EJ año-1 (o ≈ 38 TW) en gran parte como biomasa lignocelulósica. La captura de esta energía requiere ≈ 120 gigatoneladas de carbono por año (GtC año-1), mientras que su almacenamiento requiere ≈ 60 GtC año-1, lo que representa solo entre el 7 y el 14% de la reserva global de carbono atmosférico.