Sal fundida, el condimento diferencial del almacenamiento energético

María José Pérez-Barco

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05/02/2024 a las 10:40h.

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El almacenamiento térmico en sales fundidas a altas temperaturas, que llegan a alcanzar hasta 565ºC, es el nuevo ingrediente tecnológico que completa la receta del mix renovable del futuro. Se trata de una solución que permite generar electricidad y calor cuando no hay ni sol ni viento, durante la noche, en días nublados o cuando no corra ni una brizna de brisa. Una innovación imprescindible para un escenario muy cercano, porque en 2030 habrá tal despliegue de plantas fotovoltaicas y eólicas por todo el país que generarán el 64% de la energía que necesitemos, como está previsto en el borrador del Plan Nacional Integral de Energía y Clima (Pniec).

Si bien la solar y la eólica son fuentes totalmente limpias para el medio ambiente tienen un punto débil: no se pueden gestionar, es decir que solo contaremos con ellas cuando exista el recurso del sol y el viento. Y cuando no estén operativas, en esa fecha ya no podremos echar mano de las centrales de carbón, que habrán desaparecido (se supone en 2025), y tampoco de algunas nucleares, que habrán cerrado como ya está previsto en el calendario. Como tecnología de respaldo estarán las centrales de ciclo combinado de gas natural y las hidráulicas (sometidas a los vaivenes de la sequía), pero no serán suficientes para garantizar el suministro y un sistema energético robusto.

Y es ahí donde el almacenamiento energético entra en juego: guardar energía cuando haya sol y viento para consumirla cuando no tengamos esos recursos. De hecho, en el nuevo borrador del Pniec figura que el almacenamiento será en 2030 la cuarta tecnología con mayor potencia instalada (22 GW), por detrás de la fotovoltaica (76 GW), eólica (62) y del ciclo combinado (26).

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Existe diversos sistemas para almacenar energía como las baterías de ion litio, pero de momento no consiguen guardar grandes cantidades de energía durante largo tiempo (su duración media es de 4 a 6 horas) y son más caras, y las centrales de bombeo hidráulico que tienen limitaciones geográficas y por el propio recurso del agua. Así que una alternativa es calentar sales (a temperaturas que llegan a alcanzar los 565ºC), almacenarlas en tanques (incluso más de diez horas) y utilizar su calor para generar electricidad en el momento que se necesite, por ejemplo a través de una turbina.

Con esta solución se abre la puerta a muchas posibilidades. La idea es que las sales se calienten con el excedente de energía solar que tenemos en muchos momentos y que no se consume. O con la energía que generan las plantas termosolares. «Aprovecharíamos el sol del día para producir electricidad durante la noche. O acumularíamos calor durante dos o tres días en invierno para verter electricidad a la red otro día», explica, Raúl García, director de Asealen (Asociación Española de Almacenamiento de Energía).

Otra ventaja que presentan las sales fundidas es que contribuirán a descarbonizar muchos procesos industriales térmicos. «Bombas de calor de alta eficiencia y resistencias eléctricas pueden calentar las sales durante el día (usando la electricidad producida por fotovoltaica y eólica), ese calor se almacenaría en tanques para utilizarlo por la noche. O se pueden calentar durante el fin de semana para usar el calor de las sales durante los días laborales. Esto contribuirá a reducir el consumo de gas y diésel en muchas factorías. Incluso se podría trasladar al calor residencial», destaca García.

Fábricas de aluminio, de conservas, medicamentos, piensos, papel y cartón, vidrio... lo agradecerían. Porque además ahorrarían costes. «Dos tercios de la energía que necesita la industria a nivel mundial es en forma de calor. Se puede utilizar una resistencia eléctrica para calentar las sales durante la noche o un domingo cuando el precio de la electricidad es más barato. Almacenarlas a 400ºC y hacerlas circular por un generador para producir vapor para un proceso industrial en los momentos en los que la electricidad es más cara. Así produzco vapor sin quemar gas y ayudo a equilibrar la red eléctrica cuando nadie consume energía», cuenta Andrés Barros, director general de Kyoto Iberia, una empresa de origen noruego que desarrolla soluciones a base de sales fundidas para la industria. Es más, Barros propone que hasta se pueden reconvertir las antiguas plantas de carbón para que funcionen a base de sales fundidas.

El almacenamiento térmico en sales fundidas no es una nueva tecnología. Es más que conocida y está probada ya que está asociada a las centrales termosolares, un sector en el que las empresas españolas ocupan una posición de liderazgo. Nuestro país cuenta con 50 plantas termosolares que fueron construidas entre 2008 y 2013. Un tercio de ellas tienen tanques de sales fundidas. Desde entonces no se ha levantado ninguna instalación nueva ni ampliado las existentes.

«Existen 16 plantas termosolares que presentan almacenamiento superior a seis horas y muchas de estas instalaciones podrían ampliar su capacidad de almacenamiento alrededor de un 3% mediante una adición de sales a los tanques donde se acumula la energía térmica. También se pueden instalar tanques de sales térmicas en aquellas centrales que no los tienen», afirma Óscar Balseiro, secretario general de Protermosolar (Asociación Española para la Promoción de la Industria Termosolar).

Eso permitiría trasladar la energía del sol del mediodía a la noche. «El papel de las centrales termosolares en el futuro en países soleados será reemplazar la producción fotovoltaica durante las horas nocturnas. Además, por su capacidad de almacenamiento de larga duración, pueden proporcionar generación síncrona, con firmeza absoluta y sin desviaciones. Pueden contribuir a paliar las disfuncionalidades que provocaría una gran penetración de tecnologías renovables no gestionables y aportan el respaldo necesario al sistema eléctrico durante las horas nocturnas», considera Balseiro.

Toda esa experiencia y conocimiento desarrollado en la termosolar también ha dado pie a que España se haya convertido en un referente internacional en el almacenamiento térmico de sales fundidas, tanto en sistemas instalados como en empresas que son proveedoras de esta tecnología. Pero «necesitamos establecer esquemas para que sea rentable la actividad, para que el almacenamiento se establezca como industria y ese conocimiento se pueda exportar a otras partes del mundo como ha ocurrido con la industria eólica», sostiene Raúl García.

Nuestras empresas están aportando nuevas soluciones con esta tecnología por todo el planeta. Por ejemplo, la ingeniería sevillana Rpow (con oficinas en Dubai y Estados Unidos) participa y desarrolla proyectos de almacenamiento térmico en sales fundidas tanto para centrales termosolares como para industrias. Ha utilizado este sistema para calentar un edificio de oficinas de más de 10.000 metros cuadrados en Houston. Y ha participado en revisar el proyecto de la que será la mayor planta termosolar del mundo en Dubai. «El proyecto DEWA tiene una producción de 750 MW y está diseñado para almacenar energía durante diez horas, producirá electricidad cuando no haya luz», indica César Martín-Montalvo, Chief Executive Officer de Rpow.

Esta ingeniería también trabaja en utilizar la sales para producir hidrógeno verde. «Con fotovoltaica y una resistencia eléctrica calentamos las sales, generamos vapor para que una turbina produzca electricidad que alimenta un electrolizador donde se produce el hidrógeno verde», señala Martín-Montalvo. Aunque el almacenamiento térmico en sales fundidas sea todavía incipiente en la industria, es donde Rpow ve más potencial. «Es una tendencia imparable en todo el sector industrial», afirma.

Rpow también ha trabajado con la empresa noruega Kyoto para diseñar un sistema totalmente modulable que genera calor para procesos la industria a base de sales fundidas. Su nombre comercial es Heatcube. «Es para la pequeña y mediana empresa, porque permite configurar más o menos tanques en función de las necesidades. Hemos agregado a las sales nitrato cálcico, lo que nos permite cambiar la temperatura de solidificación de las sales de 240ºC a 190ºC, así siempre está líquida en el rango de operación que nos interesa», explica Andrés Barros.

Heatcube ya está operativo en una fábrica de Dinamarca, y en proyecto para una fábrica de sirope de Hungría. Ha despertado el interés de Iberdrola que se ha convertido en accionista de Kyoto. «Probablemente en breve veamos estos proyectos en España», cree Barros.

La empresa asturiana de ingeniería TSK construye centrales de generación de energía en varios países, entre ellas plantas termosolares con tanques para el almacenamiento térmico de sales fundidas, como la que está levantando en Shagaya, en pleno desierto de Kuwait.

TSK ha desarrollado la tecnología para construir la que será la primera planta de hibridación del mundo que combinará termosolar con fotovoltaica y almacenamiento en sales fundidas. Es el proyecto Midelt en Marruecos. «Utilizará las ventajas de cada tecnología: el precio de la fotovoltaica y la capacidad de almacenamiento de la termosolar. Hemos conseguido dar con una solución más barata y nos permite disponer de energía cuando la necesitemos, salvando así la debilidad de la fotovoltacia», destaca Jiménez. «Una vez que tengo los tanques es sencillo acoplar una planta termosolar a un coste competitivo, y el sobrecoste por poner el campo solar no es grande. Así podemos gestionar la energía cuando no haya recurso o exista excedente», comenta Rogelio Peón, director de Tecnología de TSK.

El nuevo Grupo Coxabengoa cuenta con una dilatada experiencia en almacenamiento en base a sales fundidas desde 2008. En su currículo figura la que fue la planta cilindroparabólica más grande del mundo con esta tecnología (Solana, en EE.UU.). Ahora «estamos en proceso de análisis de sistemas de almacenamiento con sales fundidas para calor industrial. Un mercado todavía poco maduro», afirma Jesús Santos Egea, CEO de Coxabengoa Energy EPC.

Esta tecnología, prosigue, «se posiciona como solución para ser utilizada como almacenamiento de calor de proceso o calor industrial. Se aprovecha el calor residual de parte de procesos industriales para luego ser utilizado en otras partes del proceso como fuente de calor o vapor permitiendo reducir la demanda energética de la planta así como su descarbonización». Entre sus ventajas destaca que las sales permiten almacenar energía por largos períodos (más de diez horas) y cuentan con mayor vida útil que otros tipos de almacenamiento (hasta tres veces).

Una solución imprescindible para que las renovables ingestionables destronen de su reinado a los combustibles fósiles.