Ejemplos de aire comprimido como sistema de almacenamiento energético (CAES)

El funcionamiento es sencillo. Consiste en inyectar aire comprimido, en un punto del subsuelo especialmente diseñado para ello, cuando las necesidades energéticas son bajas y extraerlo cuando la demanda energética es alta. Así, se recupera la energía que se produce al expandirse mediante una turbina.

Características del sistema

Se suele utilizar en ciclos diarios, cargando durante el día y descargando durante la noche. Por eso, son muy útiles para operar con los excedentes de generación de un parque eólico.

El sistema se compone principalmente de:

• Un motor/generador para comprimir y descomprimir el aire.
• El recuperador, el tren de turbinas y turbinas de baja y alta presión.
• Equipos de control.
• Equipos auxiliares.

Este tipo de sistemas presentan un rendimiento similar al de los sistemas que utilizan técnicas de almacenamiento energético por bombeo, en torno al 70-75%. Permiten el almacenamiento de energía a gran escala, incluso hasta los 1.000 MWe, y por largos periodos de tiempo (más de un año), sin repercutir en pérdidas considerables.

Tipos de sistemas de almacenamiento CAES

Cuando se comprime el aire, su temperatura aumenta. Existen distintos tipos de sistemas CAES según sean los procesos que sigue el calor:

• Almacenamiento adiabático: el calor originado puede quedar almacenado en el propio aire comprimido o en otro medio de almacenamiento de calor como pueden ser sales fundidas para, posteriormente, ser devuelto al aire antes de su expansión en la turbina. La eficiencia del almacenamiento será mayor cuanta mayor sea la capacidad para aprovechar este calor durante la expansión, llegando normalmente a valores del 70%.

En Alemania, existe un proyecto de este tipo, ADELE, pero se encuentra aún en fase de investigación.

• Almacenamiento diabático: el calor se disipa a la atmósfera mediante una enfriadora. El calor extra que se requiere para la expansión se obtiene mediante la quema de algún combustible. Es un sistema de almacenamiento híbrido.

A pesar de que su eficiencia es consecuentemente menor y los costes energéticos son  mayores que los de la tecnología anterior, es la única tecnología que ha sido llevada a la práctica comercialmente.

• Almacenamiento isotermo: por definición este sistema defiende que tanto la compresión como la expansión se hagan a una temperatura constante gracias al intercambio de calor con el ambiente. Esto llevaría al sistema a eficiencias del 100%, sin embargo, como las pérdidas de calor son inevitables, este sistema es inalcanzable.

Se trata de llegar a sistemas casi isotermos, utilizando para ello masas térmicas con estructuras que absorban y liberen calor (HARS) y consigan estabilizar la temperatura del gas. En estos sistemas se podrían alcanzar eficiencias del 90-95%.

Plantas en funcionamiento

Sólo existen dos plantas de almacenamiento energético por aire comprimido a nivel comercial en el mundo:

• Una en Huntorf (Alemania), que es la primera planta en utilizar tecnología de aire comprimido como sistema de almacenamiento energético y sigue todavía en funcionamiento. Esta planta utiliza como reserva cavidades naturales. Tiene una capacidad de 321 MW eléctricos y ha demostrado su capacidad para suavizar la variabilidad de energía eléctrica generada por una planta eólica.
• Por otro lado, en McIntosh (Estados Unidos), existe otra planta en funcionamiento desde 1991, de 110 MW eléctricos. En este caso incorpora un recuperador para precalentar el aire.