Almacenamiento: la clave para la lucha contra el cambio climático

En el proceso de descarbonización de la economía ya se ha alcanzado el primer hito importante: generar a partir de fuentes renovables y hacerlo a precios iguales o inferiores a los de las tecnologías convencionales. El proceso de mejora tecnológica, tanto en eólica terrestre como en fotovoltaica a gran escala, ha permitido que estas tecnologías logren generar electricidad a precios competitivos. El resto de renovables todavía tienen costes superiores.

Sin embargo, este sólo es el primer paso. El problema fundamental de la generación de electricidad con tecnologías basadas en el sol y el viento es su intermitencia, es decir, que no están disponibles cada vez que se necesitan. La solución evidente es almacenar la energía eléctrica que se genera en exceso cuando el recurso eólico o solar está disponible, para utilizarla cuando la demanda supera la capacidad de generación. El problema es que, al contrario que los hidrocarburos, la energía eléctrica es difícilmente almacenable, y la mayoría de los métodos de almacenamiento tienen todavía elevados problemas de coste. Existen muchas formas de almacenamiento de electricidad, pero sólo algunas han llegado a una fase de maduración que permite su uso a escala industrial.

La tecnología más utilizada para el almacenamiento de electricidad, a gran distancia de las demás, es el bombeo hidroeléctrico. En esencia, este consiste en bombear agua a alturas superiores cuando el precio de la electricidad es bajo y generar, con el agua bombeada, cuando dicho precio es alto. La eficiencia de esta tecnología es elevada ya que se recupera en torno al 75%-85% de la energía. Y si la diferencia de precios entre los momentos de demanda alta y baja es suficientemente grande es económicamente viable. Este método se lleva utilizando desde hace décadas y su uso es masivo. El único problema -no menor- es que hay que encontrar lugares adecuados donde poder instalar los bombeos y, además, su capacidad depende de la disponibilidad de agua. En España tenemos algo más de 3 GW de potencia instalada de bombeo, apenas una fracción de los más de 50 GW de potencia instalada de renovables. Sin embargo, su expansión adicional en España es difícil, ya que no hay muchos lugares adecuados para ello. No obstante, si consideramos el conjunto del sistema eléctrico ibérico debemos tener en cuenta que Portugal está incrementando de forma notable su capacidad de almacenamiento de bombeo en más de 1 GW. En definitiva, el bombeo es, con diferencia, la forma más eficiente y barata de almacenar electricidad, y aun así es una pequeña parte de lo que se precisa y es difícil ir mucho más allá.

Otra forma de almacenar energía eléctrica es utilizarla para comprimir aire que se almacene en un depósito geológico o se enfríe y almacene como aire líquido. Posteriormente, se expande como gas para generar electricidad. Sin embargo, de momento, sólo hay dos plantas industriales de esta forma de almacenamiento: una en Alemania de 290 MW y otra en Alabama de 100 MW. El resto son tan sólo pequeños pilotos experimentales. Una tercera forma de almacenamiento de energía eléctrica, de las más prometedoras, es a través de baterías. Existen múltiples tecnologías disponibles para construir baterías a escala industrial. La más común es la de iones de litio, pero también se han construido otras: de flujo de vanadio, de sodio azufre, plomo ácido, de níquel cadmio, etc. Cada una de ellas con ventajas e inconvenientes en términos de costes, utilización de metales raros o condiciones de operación.

La batería industrial más grande en funcionamiento está en Australia con 100 MW de potencia, aunque hay proyectos en marcha de hasta 400 MW. Aunque la eficiencia de las baterías es alta, la cuestión principal es que los costes, aunque se han ido reduciendo, aún se sitúan en valores elevados. Según los datos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL, por sus siglas en inglés) el coste de inversión del almacenamiento en baterías se situaría por encima de los 300 dólares/kWh, aunque hay fabricantes que han prometido su reducción a la mitad en el corto plazo. Para el NREL el coste podría situarse en 2030, en el mejor escenario, en algo más de 100 dólares/kWh. En todo caso, la rentabilidad de las baterías depende, fundamentalmente, de la diferencia de precio entre la demanda punta y valle. Si esta diferencia se ampliara con la introducción masiva de renovables, o incluso se generaran al día dos precios valles, uno a mediodía debido a la instalación de fotovoltaica y otro en las horas de madrugada, las baterías podrían tener en los próximos años un protagonismo que aún no tienen.

Una forma de almacenar a través de baterías es la generalización del vehículo eléctrico. En ese caso, el coste es menos importante, ya que no compara con el coste de generación eléctrica sino con el coste de tecnologías alternativas de transporte basadas en motor de combustión. Un incremento sustancial del uso del vehículo eléctrico supondría un incremento muy notable del almacenamiento eléctrico. Teniendo en cuenta que el vehículo medio eléctrico almacena unos 50 kWh de energía, si hubiera un millón de coches eléctricos en España se absorbería una importantísima cantidad de excedente de renovables. Sin embargo, estas baterías no servirían para compensar la falta de generación eléctrica en los momentos en que la renovable no genera.

Por último, no podemos olvidar todas las posibilidades que ofrece el hidrógeno. En esencia, esta tecnología trata de utilizar el excedente de electricidad generado por las renovables para producir hidrógeno, que se enfría y se licua para, posteriormente, utilizarlo como fuente de calor, como combustible para generar electricidad o para mover vehículos. Al contrario de lo que sucede con los hidrocarburos, al quemar hidrógeno, no se genera CO2 sino vapor de agua.

Una vez más el problema es el coste. Según los últimos análisis, la utilización de hidrógeno para almacenar energía renovable excedente, para posteriormente usarlo para generar electricidad, sólo es competitivo en estos momentos en determinados nichos de mercado, pero no para su utilización a gran escala. Sin embargo, puede que esta situación cambie a lo largo de la próxima década según evolucionan los costes de las energías renovables, y los de producción, almacenamiento y generación del hidrógeno.

En definitiva, la última gran barrera que queda para que las renovables den el gran salto es superar su intermitencia a través de un almacenamiento económicamente viable. Existen múltiples tecnologías potenciales para alcanzar ese objetivo, pero en estos momentos todas ellas tienen restricciones técnicas o económicas. Sin embargo, es posible que en menos de una década tengamos desarrollos tecnológicos que superen las dificultades actuales, hasta entonces debemos preservar las tecnologías convencionales como forma de garantizar la seguridad de suministro del sistema.