Apilar

¿Apilar concreto para almacenar energía?

Gracias a las modernas redes eléctricas, tenemos acceso a la electricidad en cualquier momento. Pero las redes sólo trabajan cuando la electricidad se genera en las mismas cantidades que se consume. Dicho esto, es imposible obtener el equilibrio correcto todo el tiempo. Por lo tanto, los operadores hacen que las redes sean más flexibles agregando formas de almacenar el exceso de electricidad para cuando la producción disminuye o el consumo se incrementa. Alrededor del 96% de la capacidad de almacenamiento de energía del mundo se presenta en forma de una sola tecnología: bombeo hidráulico. Cuando la generación supera la demanda, el exceso de electricidad se utiliza para bombear agua a una presa. Cuando la demanda supera la generación, se permite que el agua caiga, gracias a la gravedad, y la energía potencial hace que las turbinas produzcan electricidad. Pero el almacenamiento en centrales hidroeléctricas requiere de geografías particulares, con acceso a agua y depósitos a diferentes altitudes. Esta es la razón por la que alrededor de tres cuartas partes de todo el almacenamiento hidráulico se ha construido en sólo diez países. El problema es que el mundo necesita mucho más almacenamiento de energía, si queremos continuar desarrollando las energías solares y eólicas intermitentes, necesarias para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Una startup llamada Energy Vault piensa que tiene una alternativa viable al almacenamiento hidráulico: en lugar de usar agua y represas, usan bloques de concreto y grúas. “Claro, comprar un

Foto: Quartz.

tren de hidrógeno es algo más caro que un tren de diésel, pero es más barato de operar”, Stefan Schrank, gerente del proyecto de Alstom.

Plan concreto

La ciencia que está detrás de la tecnología de Energy Vault es simple. Cuando se levanta algo en sentido contrario a la gravedad, se almacena energía en ese objeto. Cuando lo dejas caer, puedes recuperar esa energía. Dado que el concreto es mucho más denso que el agua, levantar un bloque de concreto puede, por lo tanto, almacenar mucha más energía que un tanque de agua del mismo tamaño. Así es como funciona: Se coloca en el centro una grúa de seis brazos de 120 metros de altura. Cuando está descargada, se apilan cilindros de concreto que pesan 35 toneladas alrededor de la grúa, muy por debajo de los brazos. Cuando hay un excedente de energía solar o eólica, un algoritmo de computadora dirige uno o más brazos de la grúa para ubicar un bloque de concreto, con la ayuda de una cámara conectada al carro del brazo de la grúa. Una vez que el brazo de la grúa se ubica y se engancha un bloque de concreto, un

“Dado que el concreto es mucho más denso que el agua, levantar un bloque de concreto puede, por lo tanto, almacenar mucha más energía que un tanque de agua del mismo tamaño”.

motor, alimentado por el exceso de electricidad en la red, arranca, y levanta el bloque del suelo. El viento podría hacer que el bloque se mueva como un péndulo, pero el carro de la grúa está programado para contrarrestar el movimiento. Como resultado, puede levantar el bloque suavemente y colocarlo encima de otra pila de bloques, muy lejos del suelo. El sistema está “completamente cargado” cuando la grúa ha creado una torre de bloques de concreto a su alrededor. La energía total que se puede almacenar en la torre es de 20 megavatios-hora (MWh), suficiente para alimentar 2,000 hogares suizos durante un día entero. Cuando la energía en la red se está agotando, los motores vuelven a entrar en acción, excepto que ahora, en lugar de consumir electricidad, son impulsados a la inversa por la energía gravitatoria y, por lo tanto, se genera electricidad.

Innovación

Lo innovador en la planta de Energy Vault no son los materiales y equipos. Las grúas y los motores han existido durante décadas, y compañías como ABB y Siemens los han optimizado para lograr la máxima eficiencia. La eficiencia de global del sistema, que es la cantidad de energía recuperada por cada unidad de energía utilizada para levantar los bloques, es aproximadamente un 85%, comparable a las baterías de iones de litio que ofrecen hasta un 90%. Energy Vault mantiene los costos bajos porque utiliza materiales y equipos comerciales. Sorprendentemente, los bloques de concreto podrían llegar a ser la parte más cara de la torre de energía. El concreto es mucho más barato que, digamos, una batería de iones de litio, pero Energy Vault necesitaría mucho concreto para construir cientos de bloques de 35 toneladas. Así que encontraron otra solución. Desarrollaron una máquina que puede mezclar sustancias que las ciudades a menudo pagan para deshacerse de ellas, como los residuos de construcción, que, junto con el cemento, serviría para crear bloques de concreto de bajo costo. El ahorro de costos proviene de tener que usar sólo una sexta parte de la cantidad de cemento, que de otro modo habría sido necesario si el concreto se usara para la construcción de edificios.