socitek ingenieros: LICUAR EL AIRE PARA ALMACENAR ENERGÍA

Uno de los problemas que plantean las energías renovables es la del almacenamiento de energía producido en los momentos en los que la red eléctrica se encuentra saturada. La solución suele ser la desconexión de estos generadores o su paro, implicando ésto la pérdida de gran cantidad de energía.

Este problema ha sido solventado por una empresa inglesa dedicada a la criogenia que ha desarrollado un novedoso sistema de almacenamiento energético a través del aire líquido. Según sus creadores, tiene una eficiencia de hasta el 70%.

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El funcionamiento del sistema se divide básicamente en cuatro fases:

Proceso de licuación y recuperación de energía. Fte: highview-power

Carga de energía: El sistema funciona utilizando la energía eléctrica para conducir el aire a un sistema de licuación de aire (compuesto principalmente por un compresor y un enfriador). Es un sistema similar al utilizado habitualmente en la producción de oxígeno líquido, argon, etc.

Almacenamiento de energía: El aire líquido resultante (en forma de nitrógeno líquido a -190ºC ) se almacena en un tanque aislado y a presión atmosférica (1 bar). Lo almacenado en un tanque de 2,000 toneladas es el equivalente a 200 MWhs. Una carga de 100,000 toneladas equivale a 10 GWhs.

Recuperación de energía (regasificación): Cuando se necesita la energía almacenada, el aire líquido se libera del tanque de almacenamiento, se somete a alta presión (unos 70 bares) y se calienta mediante intercambiadores de calor utilizando el calor ambiental o aprovechando el desprendido por otros procesos. Con esto se consigue un gas de alta presión que se utiliza para mover una turbina generadora de electricidad. El residuo resultante es aire frío.

Recuperación de frío: Como el aire criogenizado es evaporado y devuelto a temperatura ambiente en una unidad de recuperación de energía, se captura la exergía procedente de este frío y se almacena. Se usa entonces nuevamente en el proceso de licuefacción. Este aprovechamiento y "reciclaje" del frío rebaja el coste energético de la licuación e incrementa la eficiencia del ciclo un 50%. Esta eficiencia puede incrementarse aún más si utilizamos calor residual del proceso de recuperación de energía.

Una ventaja añadida es que no es necesario que la licuefacción se produzca en el mismo sitio en el que se requiere la energía.
Para ello esta empresa ha desarrollado un generador (Cryo GenSet) que funciona de manera similar a un grupo electrógeno diesel pero con cero emisiones. Consta de un tanque de nitrógeno líquido y una unidad de recuperación de energía (hasta unos 8 MWs)

Con este generador no se recicla el frío desprendido durante la generación de electricidad, pero permite utilizarlo para refrigerar alguna zona adyacente y además reaprovechar el calor residual emitido.

Aplicaciones

Almacenamiento de energía a gran escala
Permite el uso de las energías renovables no sólo cuando se producen y almacenar sus picos.
Ofrecer alternativas a los sistemas de gas y diesel convencionales.
Aprovechar el calor residual de baja temperatura (<200º C) convirtiéndolo en electricidad.

Highview ha estado probando su "planta-piloto" de 300 kilovatios suministrando electricidad al Reino Unido y se planea terminar otra de 3,5 megavatios en 2012, que se incrementará a una planta de 8 a 10 megavatios a principios de 2014. Sin duda, será un gran paso para la industria de la energía, pues estas nuevas plantas tendrán un uso comercial y permitirán la aplicación de este sistema a una escala mucho mayor.
Esquema e imagen planta piloto. Fte: highview-power