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Imanes superconductores para almacenamiento a escala de red
El almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES) se ha buscado durante mucho tiempo como una tecnología a gran escala porque ofrece una descarga de energía instantánea y un número teóricamente infinito de ciclos de recarga. Sin embargo, hasta hace poco tiempo, los costes de material de los dispositivos SMES han sido prohibitivamente altos para todas las aplicaciones, excepto para las más pequeñas. Ahora, un proyecto financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) podría allanar el camino para la tecnología SMES que ofrece megavatios hora de almacenamiento de energía. Esta capacidad es cada vez más necesaria para las redes eléctricas que necesitan equilibrar la intermitencia de las fuentes de energía renovables.
En un DOE Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía (ARPA-E) en Washington, D.C. el 2 de marzo, empresa de ingeniería con sede en Suiza higo esbozó los planes para un prototipo SMES de prueba de concepto de 3,3 kilovatios-hora. El dispositivo almacenará electricidad en forma de campo magnético generado por corriente continua que circula a través de cables superconductores. La geometría de las bobinas superconductoras crea un campo electromagnético altamente contenido, pero se necesita relativamente poca energía para sostener el campo. La energía se libera descargando las bobinas.
ABB colabora con el fabricante de cables superconductores Superpotencia , Laboratorio Nacional Brookhaven y la Universidad de Houston como parte de la subvención ARPA-E de $ 4.2 millones. El objetivo final del grupo es desarrollar un dispositivo a escala comercial de 1 a 2 megavatios hora que sea competitivo en costos con las baterías de plomo-ácido, dice el gerente de proyectos de ABB, V.R. Ramanan.
Igualar el precio de las baterías de plomo-ácido haría que los sistemas SMES fueran menos costosos que los volantes, pero más costosos que los de bombeo hidroeléctrico o aire comprimido, según un estudio reciente de la Instituto de Investigación de Energía Eléctrica . La energía hidroeléctrica bombeada, que almacena energía bombeando agua cuesta arriba, y el aire comprimido, que almacena energía en forma de aire comprimido en cavernas subterráneas, son los dos métodos principales para almacenar energía a gran escala en la actualidad. Sin embargo, estos enfoques están limitados a áreas con lagos u otros embalses en elevaciones elevadas o con cavernas subterráneas.
Una ventaja clave que las PYME tienen sobre otras tecnologías de almacenamiento de energía es su capacidad para liberar rápidamente la energía almacenada. Puede pasar de una carga completa a una descarga completa; ninguna otra tecnología puede hacer eso, dice Cesar Luongo, coordinador senior de la división de imanes para el Reactor experimental termonuclear internacional proyecto en Cadarache, Francia, que no está involucrado en el proyecto.
La descarga rápida hace que las PYMES sean atractivas para estabilizar rápidamente líneas de transmisión de alto voltaje durante períodos de uso intensivo. Fundamentalmente, ABB está desarrollando interruptores eléctricos que permitirían a los sistemas SMES liberar su energía gradualmente, durante una hora, para ayudar a compensar las caídas en la producción de fuentes de energía renovables como la eólica y la solar.
Luongo dice que para competir con las baterías de plomo-ácido y otras tecnologías, los sistemas SMES pueden necesitar ser significativamente más grandes que los dispositivos de 1 a 2 megavatios-hora previstos por ABB. Es posible que deban ofrecer decenas de megavatios hora de almacenamiento, dice Luongo, y cuanto más baratas se vuelven las otras tecnologías, más se aleja el punto de cruce.
Steven Minnihan, analista de Investigación Lux , dice que los dispositivos SMES deberían durar más que los volantes o las baterías, porque no tienen partes móviles. Pero, dice, los costos de los materiales siguen siendo altos. El beneficio real es su vida sustancial sobre las baterías y los volantes, pero no creo que sea la tecnología más rentable, dice Minnihan.
Los sistemas SMES tienen aproximadamente la misma esperanza de vida que los sistemas de bombeo hidroeléctrico y de aire comprimido: de 10 a 20 años, en lugar de entre 1 y 10 años para las baterías y de 8 a 12 años para los volantes, dice Minnihan. Tiene reservas sobre el enfoque de ABB porque requiere grandes cantidades de cables superconductores de alta temperatura que, a los precios actuales, harían que los sistemas SMES a escala de red sean prohibitivamente caros.
Aunque el costo de los cables superconductores se ha reducido significativamente en los últimos años, Ramanan admite que tendría que bajar otro 300 por ciento para que las PYME sean competitivas con otras tecnologías de almacenamiento de energía a escala de red. Él dice que reducir el costo de los cables es un desafío técnico significativo, pero agrega que asumir tales desafíos es el propósito de los proyectos financiados por ARPA-E. Si no creyéramos que esto tiene potencial, no hubiéramos ido tras esto, dice.