Javier García-Barberena, Strategy and Business Development Manager de Cener

Europa ha asumido el ambicioso reto de liderar la transición hacia un futuro energético sostenible. La Unión Europea (UE) se ha fijado como objetivo reducir en un 55% sus emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 y alcanzar la neutralidad climática en 2050. Sin embargo, a pesar de los avances, Europa está rezagada respecto a sus metas de descarbonización. Las emisiones globales de CO2 aumentaron un 2% en 2022, lo que muestra que la transformación energética está siendo más lenta de lo necesario.

Para alcanzar estos objetivos, no solo es esencial acelerar la adopción de energías renovables, sino también desarrollar soluciones tecnológicas que permitan gestionar eficazmente la producción y el consumo de energía. Entre estas soluciones, el almacenamiento térmico se presenta como una tecnología con gran potencial para facilitar la integración masiva de energías renovables y mantener la estabilidad del sistema eléctrico.

Diversificación energética y el rol del almacenamiento térmico
La transición energética requiere una combinación de diferentes fuentes y tecnologías para asegurar el suministro eléctrico y cumplir con los objetivos de reducción de emisiones. Las energías renovables, como la solar y la eólica, son cruciales para este proceso, pero su naturaleza intermitente supone un reto considerable para la estabilidad del sistema. Para garantizar un suministro estable, se necesita contar con tecnologías que permitan almacenar la energía generada cuando la demanda es baja y liberarla cuando sea necesario.

El almacenamiento electroquímico mediante baterías ha dominado gran parte del debate sobre el almacenamiento energético, al igual que el almacenamiento químico a través de vectores como el hidrógeno. Sin embargo, el almacenamiento térmico es una tecnología madura que ofrece soluciones escalables y económicas para el almacenamiento de grandes volúmenes de energía.

El almacenamiento térmico permite conservar calor para su uso posterior, ya sea directamente como energía térmica o para generar electricidad. En aplicaciones directas, el calor almacenado puede ser utilizado por industrias que requieren grandes cantidades de energía térmica, como la química, siderúrgica o alimentaria. Indirectamente, el calor puede generarse a partir de excedentes eléctricos, almacenarse y luego reconvertirse en electricidad mediante un ciclo termodinámico, como el ciclo Rankine, suministrando energía a la red en momentos de alta demanda.

Almacenamiento térmico a gran escala y reutilización de infraestructuras
Uno de los aspectos más interesantes del almacenamiento térmico es su capacidad para manejar grandes volúmenes de energía, del orden de gigavatios-hora térmicos, lo que lo convierte en una opción ideal para almacenamiento masivo. Un ejemplo exitoso son las plantas termosolares, que utilizan sales fundidas a más de 500°C para almacenar el calor capturado durante el día y liberarlo para generar electricidad por la noche, garantizando así un suministro continuo de energía.

Además de ser una tecnología rentable, el almacenamiento térmico ofrece una ventaja estratégica clave: la posibilidad de reutilizar infraestructuras energéticas existentes. Centrales de combustibles fósiles, como las de carbón o ciclos combinados, que están siendo desmanteladas o infrautilizadas, pueden adaptarse para funcionar con sistemas de almacenamiento térmico, aprovechando el ciclo Rankine de vapor que ya poseen. Asimismo, puede mejorar la flexibilidad operativa de las centrales nucleares, facilitando su adaptación a un sistema energético cada vez más dependiente de fuentes renovables variables.

Un aspecto destacado de los sistemas basados en sales fundidas es su excelente perfil medioambiental. Las sales son completamente reciclables, no tóxicas y no peligrosas, lo que minimiza el impacto ambiental durante su producción y ciclo de vida. A diferencia de otros sistemas de almacenamiento, que dependen de materiales costosos y escasos como el litio o el cobalto, las sales fundidas están formadas por compuestos abundantes y de bajo coste, lo que las convierte en una opción más sostenible y asequible para el almacenamiento energético a gran escala. Esta alternativa limpia y segura facilita la transición energética sin introducir nuevos desafíos ambientales.

A pesar de sus ventajas, el almacenamiento térmico enfrenta desafíos. Uno de los principales es la corrosión de los tanques que almacenan las sales fundidas a alta temperatura, agravada por las exigentes condiciones de estrés térmico durante su funcionamiento diario. Además, el tamaño de los tanques está limitado por los materiales y técnicas de construcción actuales. Sin embargo, se están desarrollando soluciones innovadoras, como los tanques de sales autocontenidas, que usan técnicas de construcción civil y las propias sales en estado sólido, eliminando la corrosión y permitiendo tanques más grandes. Si estas innovaciones se consolidan, el almacenamiento térmico podría desplegarse a gran escala y jugar un papel clave en la transición energética.

Otras tecnologías de almacenamiento térmico y futuro del sector
Aunque el almacenamiento térmico en sales fundidas es una opción madura y probada, no es la única alternativa para el almacenamiento de energía a gran escala. Existen otras tecnologías emergentes que ofrecen un gran potencial para complementar o incluso mejorar el rendimiento del almacenamiento térmico.

Entre las tecnologías emergentes destacan el almacenamiento térmico en rocas y en materiales de cambio de fase, los cuales utilizan aire como fluido de trabajo. El almacenamiento en rocas es una opción de bajo coste y alta escalabilidad, además de no presentar problemas de corrosión. Por otro lado, los materiales de cambio de fase tienen la capacidad de absorber y liberar grandes cantidades de energía durante sus transiciones, lo que permite almacenar calor de manera más eficiente en un volumen reducido.

Otra alternativa interesante es el almacenamiento de energía mediante aire comprimido, una tecnología que almacena energía al comprimir aire en grandes cavernas subterráneas, liberando ese aire cuando es necesario para accionar turbinas y generar electricidad. También se están desarrollando ciclos termodinámicos reversibles, que prometen mejorar la eficiencia en la conversión entre energía térmica y electricidad.

El Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) en España, junto con otros centros tecnológicos e industriales, está investigando activamente en estos campos. El objetivo de estos esfuerzos es mejorar la viabilidad económica y la eficiencia de estas nuevas tecnologías, ofreciendo soluciones más flexibles y sostenibles para el almacenamiento energético a gran escala.

El futuro del almacenamiento térmico en la transición energética
El almacenamiento térmico está llamado a jugar un papel crucial en el futuro energético de Europa y del mundo, gracias a su versatilidad y capacidad para gestionar grandes volúmenes de energía. Esta tecnología no solo permite el almacenamiento eficiente de energía, sino que también puede ser implementada en infraestructuras energéticas existentes, como plantas de carbón o ciclos combinados, lo que reduce significativamente la inversión necesaria en nuevas instalaciones. Este enfoque de reutilización es especialmente valioso en el contexto de la transición energética, donde la inversión en nuevas infraestructuras puede ser costosa y lenta. A medida que crece la demanda global de energías renovables, la capacidad de almacenamiento se vuelve esencial para garantizar la estabilidad de la red y la seguridad del suministro, equilibrando la producción y el consumo en un sistema energético cada vez más intermitente. La capacidad de almacenamiento masivo del almacenamiento térmico, junto con la flexibilidad en diversas aplicaciones, lo convierte en un componente clave para alcanzar los ambiciosos objetivos climáticos.

Sin embargo, la tecnología aún enfrenta algunos desafíos técnicos. Los problemas de durabilidad de los tanques de sales fundidas y la limitación de su tamaño son barreras que deben superarse para alcanzar su máximo potencial. Actualmente, la investigación está avanzando en la búsqueda de soluciones innovadoras, como los tanques de sales autocontenidas, que prometen eliminar los problemas de corrosión y permitir el desarrollo de sistemas de almacenamiento de mayor capacidad. Además, otras tecnologías emergentes, como el almacenamiento en rocas o en materiales de cambio de fase, están en pleno desarrollo y podrían complementar el almacenamiento térmico tradicional, ofreciendo opciones adicionales para una gestión eficiente de la energía.

En resumen, aunque aún presenta desafíos, el almacenamiento térmico está bien posicionado para desempeñar un papel central en la transición energética. Su capacidad para gestionar grandes volúmenes de energía de manera eficiente y a bajo costo, junto con los avances en investigación para mejorar su viabilidad técnica, lo convierten en una de las herramientas más prometedoras para asegurar un futuro energético sostenible. Conforme avanza su desarrollo, el almacenamiento térmico contribuirá significativamente a la integración de energías renovables, garantizando la estabilidad de la red y proporcionando una vía sólida para que Europa y el mundo cumplan sus objetivos de descarbonización. Sin duda, esta tecnología será un pilar fundamental en la lucha contra la crisis climática y en la construcción de un sistema energético más resiliente y sostenible.