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Convertir edificios en baterías para mejorar la calidad de la energía de forma económica
Científicos proponen convertir edificios altos en bateríasPara garantizar que la oferta y la demanda de electricidad estén adecuadamente equilibradas, las tecnologías de almacenamiento de energía son cada vez más necesarias debido a la importante disminución del costo de las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar. La calidad de la electricidad en las áreas metropolitanas puede mejorarse mediante el uso de una novedosa idea de almacenamiento de energía propuesta por investigadores del Instituto Internacional para el Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA), que podría transformar edificios altos en baterías.
La capacidad del mundo para producir electricidad mediante el uso de energía solar, energía eólica y otras tecnologías renovables ha ido creciendo significativamente en los últimos años y, para 2026, se prevé que esta capacidad habrá aumentado en más del 60 %. a partir de los niveles de 2020. Esto es igual a la capacidad de energía global total actual combinada de los combustibles nucleares y fósiles. La Agencia Internacional de Energía estima que hasta 2026, las fuentes de energía renovable serán responsables de aproximadamente el 95 % del crecimiento de la capacidad energética mundial, y la energía solar fotovoltaica representará más de la mitad de ese aumento. Pero para avanzar hacia una sociedad baja o cero emisiones de carbono, se necesitan soluciones innovadoras, así como una alternativa a los sistemas energéticos convencionales para el almacenamiento y consumo de energía.
En su estudio que se publicó recientemente en la revista Energy, los investigadores de IIASA propusieron un novedoso sistema de almacenamiento de energía basado en la gravedad que hace uso de ascensores y apartamentos vacíos en edificios altos. Este extraño concepto, denominado tecnología de almacenamiento de energía de ascensor (LEST) por los autores, almacena energía levantando contenedores de arena húmeda u otros materiales de alta densidad que se mueven de forma remota dentro y fuera de un ascensor utilizando dispositivos de remolque autónomos. LEST es una posibilidad intrigante ya que los edificios de gran altura ya tienen ascensores construidos, por lo que no hay necesidad de más inversión u ocupación de espacio, sino que utiliza lo que ya existe de una manera novedosa para producir valor para la red eléctrica y el propietario del edificio.
“Siempre me han fascinado los temas relacionados con la energía potencial, en otras palabras, la generación de energía con cambios de altitud, como la energía hidroeléctrica, el almacenamiento por bombeo, la flotabilidad y el almacenamiento de energía por gravedad. El concepto de almacenamiento de energía por gravedad también ha recibido recientemente una atención significativa en la comunidad científica y las empresas emergentes. El concepto de LEST se me ocurrió después de haber pasado una cantidad considerable de tiempo subiendo y bajando en un ascensor desde que me mudé recientemente a un apartamento en el piso 14”, explica el autor principal, Julian Hunt, investigador del Grupo de Investigación de Sistemas de Servicios Sostenibles de IIASA. .
Según los autores, el principal desafío para hacer viable una solución de almacenamiento de energía por gravedad es el costo de la capacidad de energía. El beneficio más importante de LEST es que la capacidad de potencia ya está instalada en ascensores con sistemas de frenado regenerativo. Hay más de 18 millones de ascensores en funcionamiento en todo el mundo, y muchos de ellos pasan una cantidad significativa de tiempo parados. La idea es que cuando los ascensores no se utilicen para el transporte de personas, se puedan utilizar para almacenar o generar electricidad.
Al igual que con cualquier sistema nuevo, todavía hay algunos detalles que deben perfeccionarse antes de poder implementar el sistema. Esto incluye encontrar espacio para almacenar los pesos en los que se basa el sistema en la parte superior del edificio cuando el sistema está completamente cargado y en la parte inferior del edificio cuando el sistema está descargado. Pisos vacíos o pasillos podrían ser opciones viables en este sentido. Otra consideración es la capacidad portante del techo de los edificios existentes donde está instalado el sistema, es decir, la masa total en kilogramos por metro cuadrado que el techo puede soportar sin derrumbarse. Sin embargo, ser capaz de almacenar energía donde se consume principalmente electricidad, como en las ciudades, beneficiará en gran medida a la red de energía y LEST puede proporcionar servicios auxiliares asequibles y descentralizados que, a su vez, podrían mejorar la calidad de la energía en un entorno urbano.
“Las tecnologías de almacenamiento flexibles y respetuosas con el medio ambiente como LEST están destinadas a ser cada vez más valiosas para la sociedad en un futuro en el que una gran parte de su electricidad provenga de energías renovables. Por lo tanto, los legisladores y los reguladores del sistema eléctrico deben adoptar estrategias para incentivar a los usuarios finales, en este caso, edificios de gran altura, a compartir sus recursos de almacenamiento distribuido, como LEST, con la red central. La utilización coordinada de dichos recursos distribuidos alivia la necesidad de invertir en sistemas de almacenamiento central a gran escala”, concluye el coautor del estudio Behnam Zakeri, investigador del Grupo de Investigación de Evaluación Integrada y Cambio Climático de IIASA.
Referencia: "Tecnología de almacenamiento de energía de ascensores: una solución para el almacenamiento descentralizado de energía urbana" por Julian David Hunt, Andreas Nascimento, Behnam Zakeri, Jakub Jurasz, Paweł B. Dąbek, Paulo Sergio Franco Barbosa, Roberto Brandão, Nivalde José de Castro, Walter Leal Filho y Keywan Riahi, 25 de mayo de 2022, Energía.
DOI: 10.1016/j.energy.2022.124102
