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El método tradicional de almacenamiento de energía procedente de fuentes renovables se basa en el uso de baterías, normalmente células de iones de litio (Li-on). Este artículo presenta una técnica innovadora de almacenamiento de energía temporal que promete superar las limitaciones de las baterías de iones de litio y ofrecer una vida útil más larga y un costo más bajo.
Las tecnologías de producción de energías renovables están cobrando cada vez más importancia, motivadas tanto por su competitividad en costes como por su bajo impacto ambiental y su contribución a la solución del problema climático. Sin embargo, la energía renovable tiene algunas limitaciones, incluido el hecho de que es (por naturaleza) una fuente de energía intermitente.
Esto requiere la introducción de sistemas adecuados que puedan almacenar la energía generada (por ejemplo, la energía solar capturada durante el día) y liberarla a la red por la noche o para compensar los picos de energía.
CO de Energy Dome2 batería
Energy Dome, una startup fundada en 2019 y con sede en Milán, Italia, ha desarrollado una tecnología novedosa que tiene como objetivo reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, ayudando así a resolver el problema ambiental. Apodada la batería de CO2, esta nueva tecnología es en realidad un dispositivo de almacenamiento de energía de larga duración que permite una generación de energía renovable más rentable y predecible.
La nueva tecnología desarrollada por Energy Dome es esencialmente una forma de almacenamiento de energía eléctrica con un punto óptimo que dura de 4 a 24 horas. El principio es almacenar energía renovable (por ejemplo, energía solar o eólica) cuando está disponible en grandes cantidades y luego devolverla a la red cuando hay una mayor demanda y hay menos energía disponible.
“Hoy, las baterías de iones de litio representan la tecnología líder para el almacenamiento de energía, pero son adecuadas para aplicaciones que duran de dos a cuatro horas y se caracterizan por una gran cantidad de ciclos de carga/descarga”, dijo Claudio Spadacini, director ejecutivo de Energy Dome. «Si necesita administrar un almacenamiento de mayor duración, el precio de las baterías de iones de litio se vuelve poco competitivo».
La tecnología patentada por Energy Dome se basa en un principio termodinámico, más precisamente en la compresión de un gas (dióxido de carbono), partiendo de los valores iniciales de presión y temperatura atmosférica, hasta la licuefacción de CO2 a alta presión
Esto hace que la nueva tecnología sea muy diferente de la forma en que las baterías de iones de litio almacenan electricidad, que es un proceso químico. Además, el sistema desarrollado por Energy Dome puede beneficiarse de una alta densidad energética sin requerir altas presiones para su funcionamiento.
“Una ventaja relevante de nuestro sistema es que solo se compone de acero, agua y CO22 – es decir, componentes que se pueden encontrar en todo el mundo. CO2que actúa como fluido de trabajo y puede obtenerse industrialmente o como producto de otros procesos no se consume porque el sistema está cerrado”, dijo Spadacini.
principio de operación
Cualquier tipo de sistema de almacenamiento de energía eléctrica consta de dos fases: una fase de carga, en la que la energía eléctrica generada se almacena en otra forma de energía (química, electrotérmica, mecánica u otra), y una fase de descarga, en la que la energía previamente almacenada se alimenta a la red para generar electricidad. El sistema, cuyas dos fases de carga y descarga se muestran en la Figura 1, utiliza electricidad para comprimir CO2 y utiliza su expansión en una fase posterior para generar electricidad.
El co2 se almacena en un tanque (“domo”) a presión y temperatura atmosférica, para luego ser comprimido en las etapas “COMP” durante la fase de carga. El líquido de alta presión y alta temperatura se enfría (liberando calor) y se condensa. CO líquido2 luego se almacena en una serie de recipientes a presión.
En la fase de descarga, el fluido a alta presión primero se vaporiza y luego se calienta con el calor desarrollado en la fase de carga. El fluido de alta temperatura y alta presión luego se expande en la turbina, genera electricidad y luego vuelve a entrar en el domo a una presión comparable a la atmosférica.
Dado que la energía que se introduce en el sistema durante la fase de carga es superior a la generada en la fase de descarga, es necesario liberar parte de la energía térmica al medio ambiente a través de un intercambiador de calor refrigerado por aire para mantener el balance energético.
Resultados obtenidos y perspectivas
Debido a que el proceso involucra solo dos transformaciones termodinámicas (compresión y expansión), las pérdidas se reducen y es posible lograr una eficiencia de ida y vuelta (RTE) de más del 75% (77% ± 2%), un valor mayor que en similares sistemas que utilizan aire comprimido o aire líquido como medio de trabajo.
Aunque las baterías de iones de litio pueden ofrecer una RTE nominal de alrededor del 95 %, la RTE real está entre el 70 % y el 80 % debido a la degradación del rendimiento causada por el desgaste. Además, la vida útil de las baterías de iones de litio se reduce a 7-10 años cuando se usan con una profundidad de descarga más baja.
“La eficiencia del CO2 La batería es comparable a la de las baterías de iones de litio, mientras que el CAPEX es un 40 % más bajo inicialmente y luego cae significativamente con las economías de escala”, dijo Spadacini. “Además, la duración es tres veces mayor y no hay degradación con el tiempo”.
A pesar de ser una empresa joven, Energy Dome ya ha puesto en marcha una planta de demostración comercial en Cerdeña, Italia (Figura 2). Además de esta planta recientemente puesta en marcha con éxito, se pondrán en marcha dos o tres plantas a gran escala con una potencia escalable de 20 MW y una capacidad energética de 200 MWh y comenzará la fase de comercialización.
La empresa anunció recientemente una nueva ronda de financiación (11 millones de dólares) que la ayudará a acelerar el desarrollo de instalaciones de almacenamiento de energía en Europa, EE. UU. y el resto del mundo con su tecnología de baterías de CO2. La nueva financiación permitirá a Energy Dome pedir turbomaquinaria y otros equipos necesarios para construir sus instalaciones de almacenamiento de energía de 20MW/200MWh/10 horas.
“Nuestro desafío es crear un sistema de almacenamiento alternativo a las baterías de iones de litio que cueste la mitad, dure tres veces más y tenga el mismo rendimiento”, dijo Spadacini.
