Informe Técnico

ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

Aire Líquido:

nueva tecnología que busca instalarse en Chile

Vista de la planta de Aire Líquido instalada en el Reino Unido.

EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA es una de las tecnologías prometedoras para la futura operación del sistema eléctrico local y así complementarse con la generación de energías renovables variables, solares fotovoltaicas y eólicas, siendo las baterías BESS una de las primeras opciones en la actualidad, las cuales ya están presentes en el país, totalizando un poco más de 60 MW de capacidad instalada. En calificación ambiental se encuentran proyectos solares y eólicos que incorporan sistemas de baterías BESS y a fines del primer semestre de este año se anunció la intención de someter a tramitación la primera iniciativa en Chile que utiliza el aire líquido El proyecto de la empresa chileno-británica Highview Enlasa busca emplazarse en comuna de Diego de Almagro, Región de Atacama, con una inversión de US$150 millones.

para generar electricidad sin combustión, de 50 MW, por 10 horas de almacenamiento (10 horas de autonomía).

El proyecto, de la empresa chileno-británica Highview Enlasa, contempla una inversión de US$150 millones, buscando instalarse en comuna de Diego de Almagro, en la Región de Atacama. Se encuentra en

la fase de desarrollo de la ingeniería de prefactibilidad y tiene previsto ingreso a trámite ambiental en agosto de este año, estimando el inicio de su operación en el segundo semestre de 2023. El proyecto se lleva adelante junto con SK Ingeniería y Construcción, filial del grupo Sigdo Koppers.

Highview Enlasa fue creada a fines del año pasado por la chilena Energía Latina (Enlasa) en conjunto con Highview Power, empresa de tecnología especializada en el desarrollo de proyectos de almacenamiento de energía en base a la licuefacción de aire (Liquid Air Energy Storage, LAES). El objetivo es aportar esta tecnología innovadora en Chile y Latinoamérica, para llevar a cabo la descarbonización de la red eléctrica lo antes posible.

Características

El gerente general de Enlasa, Rodrigo Sáez, describe que la tecnología de almacenamiento se basa en principios muy simples: “Tomando energía de la red, se alimenta un sistema de refrigeración criogénica que enfría aire ambiental, extrayéndose calor mediante procesos de compresión, intercambio de calor y expansión. Cuando el aire alcanza una temperatura de -196 ºC se convierte en líquido, disminuyendo su volumen 700 veces y se almacena en tanques aislados térmicamente. El calor, que es extraído en el proceso de refrigeración (compresión), es almacenado en un sistema de sales fundidas”.

“Cuando se requiere generar energía, el aire en estado líquido se bombea y se recombina con el calor almacenado, produciendo una regasificación espontánea del aire. Como resultado, el volumen aumenta 700 veces, inyectando un flujo de aire de muy alta presión a una turbina de vapor, con el que se inyecta electricidad a la red”, agrega. Esta tecnología de almacenamiento también es destacada por el investigador del Centro de Investigación de Energía Solar (SERC Chile), José Miguel Cardemil. “El almacenamiento criogénico, o de aire líquido, es una solución muy interesante que permitiría alcanzar eficiencias en el proceso de almacenamiento bastante elevadas”.

“La principal ventaja de la tecnología es que permite almacenar una gran cantidad de energía en un

”La principal ventaja de la tecnología es que permite almacenar una gran cantidad de energía en un pequeño volumen, pues el espacio utilizado por el aire cuando está condensado se reduce cerca de 700 veces”.

Foto: Archivo B2B Media Group .

Rodrigo Sáez, gerente general de Enlasa y vicepresidente de GPM A.G.

Foto: Gentileza Universidad de Chile .

José Miguel Cardemil, investigador de Serc Chile. pequeño volumen, pues el espacio utilizado por el aire cuando está condensado se reduce cerca de 700 veces. Cuando se requiere utilizar la energía almacenada el aire es expandido a una cercana al ambiente a través de una turbina. Así lo interesante de la tecnología es la capacidad de almacenar, en estanques de dimensiones similares a los observados en la industria, del orden de GWh de energía”, explica el especialista. De acuerdo con Rodrigo Sáez, la tecnología además tiene la capacidad de contribuir al proceso de descarbonización en que está embarcado el país, lo que la hace ser un factor clave para lograr transformar el sistema eléctrico a uno que funcione con bajas o nulas emisiones de CO2”.

El ejecutivo, quien también es vicepresidente de GPM A.G., gremio que agrupa a los pequeños y medianos generadores, resalta que otro rasgo de este tipo de proyectos es permitir “un rápido escalamiento, pues basta la incorporación de tanques adicionales de bajo costo para aumentar su autonomía, lo que la convierte en una tecnología muy costo eficiente para grandes escalas”.

Y, en segundo lugar, precisa: “Incorpora un generador síncrono convencional, lo que permite ofrecer toda la gama de servicios auxiliares que entregan actualmente los generadores térmicos, como inercia síncrona, corriente de cortocircuito, servicios de rampa y toda la gama de SSCC que actualmente el sistema necesita. Esto la convierte en una tecnología clave para viabilizar técnica y económicamente el plan de descarbonización que se está impulsando”.

“Finalmente, una ventaja adicional relevante es la larga vida útil de este tipo de plantas sin sufrir ningún tipo de derrateo con los ciclos de carga/descarga. El largo ciclo de esta tecnología reduce considerablemente su LCOS (Levelized Costo of Storage) frente a otras tecnologías de almacenamiento tradicionales como las baterías, haciéndola muy competitiva”, remata el gerente general de Enlasa.

Desde el punto de vista operativo, esta tecnología no es especialmente compleja. Sáez revela que “todas sus partes constitutivas tienen larga data de uso en distintos sectores industriales. El sistema de refrigeración criogénico y los tanques de aire líquido son los mismos que se han usado por décadas en la industria del nitrógeno y oxígeno líquido, mientras que el turbogenerador es una turbina de vapor convencional”. “Posiblemente el desafío más interesante al que nos enfrentamos es el darle rápida escalabilidad, de forma de poder ofrecer una solución con LAES para darle una segunda vida a las grandes plantas a carbón que se están retirando. Estamos trabajando en ello y esperamos tener interesantes novedades pronto”, explica. Para José Miguel Cardemil, el desarrollo de este proyecto de almacenamiento, junto a otras opciones complementarias, permitiría dar una “dar una solución a la congestión de la red eléctrica y evitar vertimientos. Así, en Chile esta alternativa de almacenamiento podría tener mucho potencial, pues al integrar sistemas de almacenamiento de aire líquido con fuentes de calor de baja temperatura permitiría aumentar significativamente la eficiencia del proceso”.

Desafíos

El investigador de Serc Chile, sostiene que la tecnología de aire líquido “debe superar barreras

Foto: Gentileza Acera A .G .

Darío Morales, director de Estudios de Acera A.G. de entrada asociadas a los costos de implementación, capacidad de trabajo de los compresores, aislación de los estanques y las estrategias de control con tal de ofrecer una alternativa competitiva y confiable”.

“Para abordar estos desafíos se hace necesario un estudio en profundidad de su rendimiento y el impacto que las variables locales pueden tener en su funcionamiento. Hasta ahora los pilotos implementados han mostrado eficiencias elevadas, pero aún lejos de lo observado en baterías. En este contexto el principal desafío es mejorar las eficiencias de conversión, junto con probar su estabilidad a mayores escalas de implementación. Una vía para aumentar la eficiencia podría ser su integración a fuentes de calor residual en industria o bien sistemas de energía solar térmica”, complementa.

A partir de las posibilidades que tiene este tipo de proyecto de materializarse en el futuro, Darío Morales, director de Estudios de la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento (Acera A.G.) aborda una mirada más sistémica sobre los retos que presentan estas tecnologías en el Sistema Eléctrico Nacional.

“Uno de los desafíos está relacionado con la capacidad del sistema eléctrico para mantener instantáneamente el balance entre la energía eléctrica generada y la consumida. Mantenerlo, es fundamental para

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contar con un sistema eléctrico opere de manera confiable y segura”, indica. “Otro desafío es la expansión adecuada del sistema de transmisión con el propósito de llevar la energía desde los nuevos centros de producción a los centros de consumo. Muchas veces esta expansión no avanza a la velocidad esperada y, por consiguiente, se van produciendo congestiones temporales que afectan, por un lado, los costos marginales y, por otro, las condiciones de seguridad del sistema”, plantea. Además, señala que “en ambos desafíos, los sistemas de almacenamiento pueden jugar un rol fundamental como tecnología que permita hacer una adecuada gestión de la variabilidad de algunas fuentes renovables y, por otro lado, también aportar en la reducción de las congestiones del sistema de transmisión”.

Proyecciones

Morales explica que “una de las ventajas de los sistemas de almacenamiento es que existen una gran diversidad de tecnologías que pueden aportar

Según el director de Estudios de Acera A.G., una de las ventajas de los sistemas de almacenamiento es que existe una gran diversidad de tecnologías que pueden aportar de diferentes formas a la resolución de estos desafíos.

de diferentes formas a la resolución de estos desafíos. Así, hay algunas aplicaciones que requieren almacenar bajos volúmenes de energía, pero de respuesta muy rápida, en el orden de los milisegundos, y otras aplicaciones que requieren almacenar grandes volúmenes de energía que debe ser entregada durante varias horas”.

“Un elemento fundamental para hacer viable el negocio de los sistemas de almacenamiento es la regulación. Si bien nuestra regulación en teoría reconoce y remunera la mayoría de los atributos que aportan los sistemas de almacenamiento al mercado, en la práctica aún existen una serie de barreras que deben ser superadas. Varias de estas barreras están reconocidas en la Estrategia de Flexibilidad desarrollada por el Ministerio de Energía en 2020 y están dentro de ese plan de acción que esperamos se vaya concretando a la brevedad posible”, culmina.

Modelo virtual de una central de generación eléctrica de aire líquido con almacenamiento.

Foto: Gentileza Highview Enlasa.