El almacenamiento energético, entre otras aplicaciones, evita al consumidor, ya sea doméstico, comercial o industrial, tener que dimensionar su instalación para el máximo pico de consumo eléctrico pudiendo, por lo tanto, reducir la potencia instalada o contratada. Además, esta estrategia permite reducir el consumo en horario pico donde la tarifa es más cara.
Existen numerosas formas de almacenar la energía y una de ellas es la que está investigando el proyecto LIFE ZAESS: un sistema de almacenamiento de energía basado en baterías de flujo de zinc-aire de bajo coste e impacto ambiental para la integración de energías renovables de naturaleza intermitente (como la eólica y la solar). Iniciado hace poco más de un año, el pasado mes de marzo finalizó la instalación de la planta piloto del proyecto que consta de una batería de flujo zinc-aire de 1 kW y 4 kWh.
El proyecto, que tiene una duración prevista de 40 meses finalizando en 2017, está coordinado por la División de Desarrollo de Tecnologías Propias de Técnicas Reunidas en el que participa también como socio CENER, en concreto los técnicos del Departamento de Integración en Red de Renovables. El presupuesto del proyecto asciende a 1.175.000 euros y está cofinanciado por el programa LIFE de la Unión Europea.
El objetivo de este proyecto es probar una tecnología de almacenamiento de energía que permita aumentar la participación de las energías renovables en el mix energético europeo (energías eólica y solar), evitando los problemas de suministro estable y continuado, al mismo tiempo que se logra reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera.
El principal resultado del proyecto será la validación técnico-económica de la tecnología de Zinc-Aire para el almacenamiento de energía renovable a escala de red (que ha desarrollado Técnicas Reunidas), y la reducción asociada de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Para lograrlo, Técnicas Reunidas ha diseñado e instalado la planta piloto demostrativa que operará durante un periodo de 12 meses en su centro tecnológico José Lladó ubicado en Madrid, durante los cuales se registrarán todos los datos necesarios para su posterior análisis.
Por su parte, CENER llevará a cabo una evaluación completa del impacto ambiental a lo largo de todo el ciclo de vida de una planta de almacenamiento de energía a escala de MW, basada en la tecnología de Zinc-Aire, incluyendo análisis medioambientales detallados y de huella de carbono. De manera complementaria, CENER estudiará además los aspectos legales que condicionan el desarrollo del almacenamiento de energía renovable en toda Europa, así como el marco regulatorio, incluyendo los incentivos para un uso a gran escala de estos sistemas en el mercado eléctrico europeo.
Planta piloto
De acuerdo al plan establecido, durante el mes de marzo finalizó la instalación de la planta piloto del proyecto que tiene como objetivo el demostrar la idoneidad de la tecnología de las baterías de flujo zinc-aire para el almacenamiento de energía a escala de red. Precisamente, consta de una batería de flujo zinc-aire de 1 kW y 4 kWh, compuesta de tres módulos, que servirá de banco de ensayos para la siguiente fase del proyecto.
En ella, las celdas están conectadas en serie para dar una tensión nominal de 20 V y una intensidad máxima de 50 A. Por su parte, la energía se almacena en aproximadamente 1 m3 de electrolito que es circulado por las celdas con ayuda de unas bombas. Respecto al aire necesario para descargar la batería, se impulsa directamente desde la atmósfera pasando previamente por un filtro convencional.
Durante la carga de la batería tienen lugar una serie de reacciones en ambos electrodos en los que la energía eléctrica suministrada se convierte en energía química y queda almacenada en forma de zinc metálico desprendiéndose oxígeno. Durante la descarga, tienen lugar de forma espontánea las reacciones inversas, devolviendo la energía almacenada como energía química en forma de electricidad.
La batería incorpora un sistema de monitorización para llevar a cabo la medida y registro de todos los parámetros necesarios del sistema. El plan de ensayos previsto, con una duración de 12 meses, ha sido definido en la primera fase del proyecto basándose en protocolos y normas internacionales, de acuerdo a las aplicaciones previstas para la tecnología objeto de estudio.
Según Miguel Sierra, Ingeniero de Técnicas Reunidas, las ventajas de las baterías de zinc-aire es que son una tecnología de bajo coste (porque depende del zinc, uno de los metales más abundantes de la corteza terrestre, y del oxígeno, que lo tomamos directamente de la atmósfera), segura (el electrolito está compuesto en un 70% por agua, no es inflamable y opera a bajas temperaturas y bajas presiones) y respetuosa con el medio ambiente (todos sus componentes son reciclables o reutilizables).
Una vez concluida la etapa de ensayos, y a partir de los datos recogidos durante la misma, se llevará a cabo un estudio técnico-económico que permita validar el funcionamiento de una planta equivalente a gran escala.
Desde un punto de vista técnico, esta etapa de demostración probará la escalabilidad de la tecnología desde una escala de laboratorio a una escala de uno a cuatro kilovatios hora. Desde un punto de vista económico, se espera que el estudio de ingeniería conceptual realizado para una planta de escala MW produzca unos costes de capital de entre 2.000 y 3.000 euros/kW.
Workshops Life Zaess
La planta piloto podrá visitarse durante el workshop LIFE ZAESS que tendrá lugar el 14 de junio en Madrid. La asistencia es gratuita y la inscripción puede hacerse a través de la página web del proyecto. Contará con la participación de empresas y centros españoles que trabajan en este campo y que compartirán su experiencia y visión en el desarrollo de estas nuevas tecnologías. Posteriormente, podremos discutir en las mesas redondas los principales aspectos de interés identificados durante las presentaciones.
En abril tuvo lugar otro workshop pero a nivel internacional (en este caso no organizado por LIFE ZAESS). Se trata del primer IZABW (International Zinc/Air Battery Workshop), que contó con la asistencia de una centena de investigadores pertenecientes a diferentes universidades y empresas de países europeos. A él se desplazaron técnicos de la División de Desarrollo de Tecnologías Propias de Técnicas Reunidas, para presentar las actividades desarrolladas dentro del proyecto LIFE ZAESS, centrándose en la planta piloto de batería de flujo zinc/aire.
Así, la asistencia a este congreso ha permitido a TR conocer a posibles colaboradores para futuros proyectos así como experiencias de otros centros investigadores en la tecnología de zinc/aire. Como conclusión de las jornadas, cabe resaltar que los nuevos electrolitos y los nuevos materiales son objeto de múltiples estudios y con ellos se espera mejorar en los próximos años los actuales resultados de la tecnología.