Módulos de acumulación usados en el presente

Bombeo de agua (energía potencial)

Cuando la necesidad de reserva es muy elevada se recurre al almacenamiento de energía potencial. En varios países existen plantas que utilizan el exceso de energía eléctrica para bombear agua a reservorios (existentes o creados especialmente) ubicados a una mayor altura.

Estos sistemas de almacenamiento pueden suplir, por largos perídos de tiempo, potencias que oscilan entre los 25 y los 300 MW (M = mega = millones de watts).

Efecto volante (energía mecánica)
Estos módulos de acumulación mecánicos emplean el efecto volante, acumulando energía de rotación. Las unidades modernas tienen volantes que funcionan en el vacío (fricción nula), cuyo eje de rotación está suspendido en el aire por cojinetes magnéticos, los que giran entre 20.000 y 50.000 rpm. El eje de rotación está acoplado a un motorgenerador.

Cuando hay exceso de energía eléctrica se acelera el volante, cuando se requiere entregar energía mecánica el motor pasa a ser el generador, entregando energía eléctrica a la red. Varios países usan unidades de este tipo, capaces de acumular entre 2 y 6 KWh, los que requieren mantenimiento mínimo y toleran más de 100.000 ciclos de carga/descarga sin problemas. Debido al enorme valor que toma la fuerza centrípeta, a fin de mantener un alto nivel de seguridad, estas unidades no se fabrican con grandes volantes, y los producidos utilizan fibra de carbón, un material muy liviano y de alta resistencia mecánica.

Conversiones electro-químicas

La de mayor divulgación es la batería de gran capacidad, como las modernas basadas en el uso del Litio. Esta versión ha mostrado una evolución técnica en los últimos años de alrededor del 5%, vale decir la densidad de energía Watt/unidad de peso, se ha incrementado a ese ritmo, sin incrementar el costo, pero requieren controles extras para
mantener un nivel de seguridad adecuado.

Otra alternativa en consideración es la generación de hidrógeno descomponiendo el agua mediante un proceso de electrólisis, utilizando un exceso de generación. Este proceso crea hidrógeno y oxígeno, los que pueden utilizarse para alimentar una “fuel cell” (celda generadora), la que, mediante el uso de membranas especiales, permite un intercambio iónico que genera electridad, emitiendo agua como “residuo” final. Otro uso para el hidrógeno es mezclarlo con gas natural comprimido en MCI.

Aire comprimido (energía mecánica)

Varios países usan minas en desuso para acumular enormes cantidades de aire comprimido a alta presión.

Transformacione térmicas

En Alemania usan tanques que acumulan suficiente energía térmica como para ser usada durante meses. Otro proceso térmico, desarrolado por el grupo industrial español Abendoga usa reflectores solares sincronizados, los que concentran el calor al tope de una torre central, a la que llega, por bombeo, una combinación de sales. El calor funde las sales. Durante esta fase se acumula energía térmica, la que se acumula en tanques especiales.

Cuando se necesita generar energía eléctrica (noche), un intercambiador térmico recupera un alto porcentaje de la energía acumulada (aprox. 70 a 80%) con la que se genera vapor, el que activa turbinas eléctricas. Su mayor proyecto, en Solana, Arizona, es una planta capaz de generar 280 MW. La desventaja de este diseño es la enorme superficie que se necesita para instalar las superficies reflectoras, pero si la zona es desértica, el valor de la tierra es bajo y la radiación solar es máxima (ausencia de nubes).

Electromagnetismo (EM)

Si por una bobina se hace circular una CC (corriente continua), ésta crea un campo magnético estable (electroimán),  en el que se acumula la energía entregada (menos las pérdidas óhmicas). Si la corriente cesa, el campo magnético tiende a crear una corriente en la bobina, devolviendo la energía acumulada (menos las pérdidas óhmicas).

Usando superconductores

Si el conductor usado alcanza el estado de superconducción (resistencia óhmica nula), las pérdidas desaparecen. Basado en este principio, y usando (por el momento) una aleación especial que alcanza la super-conductividad a temperaturas comparables a las del nitrógeno líquido (-197ºC), se han fabricado módulos de acumulación magnéticos de mediana capacidad, los que requieren un equipo enfriador que mantenga el estado de superconducción.

Acumuladores de este tipo requieren un volumen considerable, de manera que los que están en uso alcanzan sólo una capacidad cercana a 1MWh por unidad. Se caracterizan por su altísima velocidad de respuesta, y no se conoce un límite teórico para el número de ciclos de acumulación-descarga. Su uso más divulgado es actuar como batería de emergencia en procesos críticos (semiconductores), que no toleran la interrupción del servicio eléctrico.

En inglés estas baterías son identificadas por tres letras: UPS (Un-interruptable Power Supply).