Los sistemas de optimización de energía renovable buscan maximizar la eficiencia y el rendimiento de los sistemas de energía renovable, reduciendo el desperdicio de energía y los costos operativos. Esto se logra mediante la implementación de diversas estrategias, tecnologías y prácticas que permiten un uso más inteligente y eficiente de las fuentes renovables
La idea de almacenar energía utilizando bolas de hormigón en el fondo del mar es un concepto innovador en el campo del almacenamiento de energía por gravedad. Este sistema se basa en principios físicos similares a los de las centrales hidroeléctricas de bombeo, pero en lugar de agua, utiliza esferas de hormigón sumergidas para almacenar y liberar energía potencial.
Estas esferas de hormigón submarinas, funcionan mediante almacenamiento por bombeo de aire comprimido, aprovechando la presión del agua a grandes profundidades. Las mismas son utilizadas para almacenar energía renovable a gran escala, especialmente en regiones cercanas a costas o plataformas marinas, como parte de los excedentes de la producción de energía eólica o solar.
El uso de esferas de hormigón para el almacenamiento de energía submarina, es una investigación impulsada por el Instituto Fraunhofer de Economía de la Energía y Tecnología de Sistemas Energéticos (IEE) bajo el nombre de proyecto StEnSea (Energía Almacenada en el Mar). Este proyecto utiliza esferas de hormigón huecas sumergidas en aguas profundas (lago Constanza y en el mar Mediterráneo). Las esferas se vacían de agua para elevarlas (almacenando energía). Al llenarse de agua, se hunden y activan una turbina para generar electricidad. Este proyecto ha tenido resultados exitosos a pequeña escala.
Otras iniciativas en desarrollo aún están en fase de investigación y desarrollo con proyectos pilotos en los cuales algunas empresas están explorando su viabilidad.
Energy Vault (Suiza/EE.UU.), utiliza torres con bloques de hormigón y grúas para almacenar energía por gravedad. Aunque su enfoque no es marino, el mismo tiene relación con el concepto de almacenamiento por gravedad con hormigón el cual ha demostrado su viabilidad.
Universidades como el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y centros de investigación europeos han estudiado la viabilidad técnica y económica de estos sistemas. Algunas empresas emergentes exploran adaptaciones, pero ninguna ha alcanzado una implementación comercial.
Otros avances
Proyecto piloto a gran escala en California: Actualmente, Fraunhofer IEE, en colaboración con socios como Sperra (empresa especializada en impresión 3D de hormigón), se prepara para un importante proyecto piloto frente a la costa de Long Beach, California.
Este proyecto implica el despliegue de una esfera de hormigón mucho más grande (de 9 metros de diámetro y 400 toneladas de peso) a una profundidad de 500 a 600 metros. El objetivo es que este proyecto piloto esté operativo para finales de 2026.
Este proyecto representa un paso crucial para escalar la tecnología y evaluar su viabilidad comercial. Los datos recopilados serán vitales para diseñar e implementar soluciones de almacenamiento más grandes a escala de red.
Cómo funciona la tecnología
El sistema funciona de forma similar al almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, pero aprovecha la enorme presión a considerables profundidades submarinas. Cuando hay excedente de electricidad (por ejemplo, de fuentes renovables), una turbina de bombeo ubicada dentro de la esfera de hormigón expulsa agua de la esfera hueca contra la presión del agua circundante. Esto «carga» el almacenamiento creando una diferencia de presión.
Cuando se necesita electricidad, se abre una válvula y el agua de mar a alta presión fluye de vuelta a la esfera vacía. Esta entrada impulsa la turbina, que a su vez alimenta un generador para producir electricidad.
Desafíos que enfrenta esta tecnología
- * Presión y resistencia estructural: Las bolas deben soportar altas presiones en aguas profundas, lo que exige materiales resistentes a estas presiones.
- * Eficiencia energética: Pérdidas por rozamiento y conversión de energía (similar a otros sistemas de gravedad).
- * Impacto en el lecho marino: Requiere estudios para evitar alteraciones en ecosistemas marinos.
- * Costos:Competir con baterías (Li-ion) y el bombeo hidráulico tradicional requiere economías de escala.
En resumen, el uso de esferas de hormigón para el almacenamiento de energía subacuático está progresando desde la fase conceptual hasta la fase de pruebas tangibles. El próximo proyecto piloto a gran escala en California representa un paso significativo hacia la validación de la viabilidad de la tecnología y allana el camino para su posible implementación como una valiosa herramienta para el almacenamiento de energía a escala de la red.
Autora: Ing. Michelle Palacios
Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas.
