El almacenamiento térmico a alta temperatura (TES, por sus siglas en inglés) se está convirtiendo en un pilar fundamental para la transición energética global. A medida que se incrementa la producción de energías renovables, cuyo aporte es discontinuo, se hace evidente la necesidad de almacenar energía de forma eficiente para equilibrar la oferta y la demanda en las redes eléctricas.
Este tipo de almacenamiento no solo es esencial para las renovables, sino también para procesos industriales de alta demanda energética. Ahora bien, ¿cómo funciona el TES y por qué es tan importante para un futuro energético más limpio?
¿Qué es el almacenamiento térmico a alta temperatura?
El TES consiste en almacenar energía en forma de calor en materiales que puedan retener temperaturas elevadas durante largos periodos de tiempo, como sales fundidas, cerámicas o piedras. Estos materiales se calientan a temperaturas que pueden superar los 500 °C y liberan esta energía térmica cuando se requiere, para generar electricidad o para otros usos en procesos industriales que necesiten calor.
El proceso es relativamente sencillo: la energía, proveniente de diversas fuentes, se convierte en calor, que se almacena en tanques y se libera posteriormente de manera controlada para generar vapor que alimenta turbinas o para uso directo en procesos industriales.
La capacidad de almacenamiento de los tanques suele ser de alrededor de ocho horas, aunque puede llegar en algunas plantas hasta las 18 horas, y se pueden instalar en cualquier planta de energía.
Por ejemplo, en la energía solar (ya sea fotovoltaica o termosolar), los tanques de almacenamiento con el fluido a alta temperatura se usan cuando baja mucho la radiación solar, para seguir produciendo ininterrumpidamente. El fluido se hace pasar por un intercambiador de calor, que produce vapor para usarlo en una turbina que genera la electricidad.
Una de las principales ventajas del TES es su capacidad de almacenamiento a gran escala, lo que lo hace particularmente útil para plantas energéticas que buscan estabilizar el suministro, compensar las fluctuaciones de energía renovable y reducir la dependencia de combustibles fósiles.
Almacenamiento para procesos industriales
Además de su aplicación en el sector eléctrico, el almacenamiento térmico a alta temperatura tiene un rol crucial en industrias que requieren grandes cantidades de calor en sus operaciones, como la siderurgia, la industria química y la del cemento. Estos sectores demandan energía térmica continua, y el TES puede ayudar a proporcionar esa energía de manera más limpia y eficiente, utilizando fuentes renovables o calor residual que, de otro modo, se desperdiciaría.
Según el fluido del tanque, hay diversas maneras de calentarlo. Por ejemplo, si se necesita calentar el fluido con electricidad, se usan unas resistencias que calientan el fluido hasta la temperatura deseada. Esta energía térmica que tiene el fluido caliente dentro del tanque proporciona calor a diferentes procesos de la industria que necesitan altas temperaturas.
Al almacenar energía térmica durante los picos de producción, el TES permite además que las fábricas continúen funcionando sin interrupciones, independientemente de las fluctuaciones en el suministro de energía o de las horas del día. Además, el calor almacenado puede aprovecharse para procesos de secado, fundición y transformación de materiales, aumentando la eficiencia general de la producción.
Tecnologías de almacenamiento térmico
Existen varias tecnologías utilizadas para el almacenamiento térmico a alta temperatura, adaptadas a diferentes aplicaciones.
Las sales fundidas, uno de los materiales más comunes, tienen la capacidad de retener calor a temperaturas muy elevadas y liberarlo cuando se requiere. Estas sales se calientan mediante diferentes fuentes de energía, como energía termosolar, electricidad o calor residual de procesos industriales, y pueden mantener la energía durante varias horas o incluso días sin grandes pérdidas.
Otras tecnologías emergentes emplean materiales sólidos como el hormigón o la cerámica, que pueden absorber y liberar calor de manera eficiente.
El TES también puede integrarse en centrales eléctricas, donde el calor almacenado se utiliza para generar vapor que mueve turbinas. Estas tecnologías se están perfeccionando para ser más eficientes y adaptarse a diversas escalas, desde pequeñas plantas industriales hasta grandes instalaciones energéticas.
Un aliado en la transición energética
Si bien el TES ofrece grandes ventajas, también afronta ciertos desafíos. El reto más importante es la barrera tecnológica asociada a condiciones extremas de temperatura. Sin embargo, a medida que aumenta la inversión en energías renovables y se desarrollan nuevas tecnologías, se están encontrando nuevas soluciones a la vez que los costes están disminuyendo, haciéndolo más competitivo. Con todo ello, los avances en la investigación están ampliando las posibilidades de esta tecnología.
Por tanto, el almacenamiento térmico a alta temperatura es una solución prometedora para el almacenamiento de energía a gran escala y su uso eficiente en aplicaciones industriales y de producción de electricidad.
Su capacidad para adaptarse a la demanda de energía, al cubrir las bajadas en producción de las energías renovables intermitentes y reducir la dependencia de fuentes fósiles, lo convierte en un aliado crucial en la transición hacia un sistema energético más sostenible. Con la continua innovación tecnológica y la reducción de costes, el TES desempeñará un papel cada vez más importante en el futuro de la energía limpia.
Autora: Marina Casanova, Investigadora en Energía Solar y Almacenamiento, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
Fotografía de portada: Flickr.
