Me pregunto cómo se gestiona actualmente el almacenamiento eléctrico a gran escala, cuánto pueden almacenar, qué tan bien se escalan y por cuánto tiempo (y cuál es su tasa de pérdida).
(No estoy preguntando sobre soluciones tecnológicas que se están investigando actualmente)
Almacenar electricidad como electricidad actualmente solo es posible en condensadores. Se hace mucho alboroto sobre el potencial de los supercondensadores y ultracondensadores para escalar, pero aún no ha sucedido mucho a nivel de red.
Casi todo lo demás implica convertir la electricidad en otro tipo de energía; y luego convertirla nuevamente en electricidad cuando sea necesario. Hay una pérdida de eficiencia con cada conversión.
Enumeraré los diferentes tipos de almacenamiento, clasificados por la forma de energía convertida que se almacena.
A nivel de red en 2012 (momento de la escritura), el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo (almacenamiento - minutos a semanas) y el almacenamiento virtual (almacenamiento - segundos a horas) son las principales formas de almacenamiento en las redes eléctricas, con una proporción muy pequeña de almacenamiento químico (almacenamiento minutos a horas). Todo lo demás está en etapa de prototipo, pero es posible que haya pasado a ser común para cuando leas esto, futuro lector. Los volantes proporcionarían almacenamiento a escala de segundos; almacenamiento de presión y almacenamiento térmico a escala de horas a días;
Solo hay una forma de almacenamiento eléctrico realizada a escala de red significativa a nivel mundial, y es el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo.
Tasa de pérdida: Hay muy pocas pérdidas basadas en el tiempo. El viaje de ida y vuelta (de electricidad ahora a electricidad más tarde) tiene una eficiencia de aproximadamente 75-80%.
Las baterías son la siguiente forma más grande de almacenamiento a nivel mundial, pero debido a que son más caras que el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, no hay mucho en conexión a la red. Se usan más para aplicaciones portátiles. Las baterías de ion de litio eran las más populares, pero hay mucha innovación allí, con baterías de flujo de vanadio, de litio-ferro, y el trabajo de Jay Whitacre y otros.
Tasa de pérdida: Las pérdidas basadas en el tiempo varían según la tecnología, y pueden ser del 10% por día, o del 1% por semana. El viaje de ida y vuelta (de electricidad ahora a electricidad más tarde) tiene una eficiencia de aproximadamente 70-80%.
Hay tres variantes de esto. Hasta donde sé, todas están en etapa de prototipo. Cada una es efectivamente un motor de Carnot reversible, aunque cada una funciona mucho por debajo de la eficiencia ideal de Carnot en ambas etapas.
Tasa de pérdida: Es demasiado pronto para determinar cuáles son las pérdidas basadas en el tiempo para cada método, pero probablemente serán significativas a escala de días a semanas. El viaje de ida y vuelta (de electricidad ahora a electricidad más tarde) tiene una eficiencia de aproximadamente el 25% actualmente, pero con posibilidad de mejora, especialmente si hay calor residual disponible cerca.
CAES - Almacenamiento de Energía de Aire Comprimido, se ha propuesto y prototipado en varias formas: aire comprimido en cavernas subterráneas, o en globos inflables submarinos.
Tasa de pérdida: Habrá pérdidas basadas en el tiempo. Hay una pérdida casi inmediata, ya que el calor generado durante la compresión se disipa. Y la eficiencia del viaje de ida y vuelta probablemente sea baja, por debajo del 50%.
La respuesta del lado de la demanda se promociona como el mayor recurso de almacenamiento esperando ser aprovechado, y ya se ha implementado en varios lugares. Hay algunas buenas razones para esa promoción. Funciona igual que el almacenamiento de energía, en lo que respecta a la red: si caliento mi tanque de agua caliente en 6 horas, en lugar de ahora mismo, usaré 10 kWh de energía en 6 horas, en lugar de ahora: y eso significa que la red tiene 6 kWh más de energía ahora para otros usos, y 6 kWh menos de energía, en 6 horas. Entonces, ese almacenamiento virtual es efectivamente del 100% de eficiencia. Esta es la parte de "respuesta del lado de la demanda" de la "red inteligente" de la que quizás hayas escuchado hablar: y las redes eléctricas han estado utilizando varias formas de esto desde la década de 1970. Es altamente escalable, por dos razones:
Tasa de pérdida: Las pérdidas basadas en el tiempo pueden incluso ser negativas (es decir, posponer la demanda realmente la reduce). La eficiencia del viaje de ida y vuelta es efectivamente del 100%.
Los volantes se utilizan para almacenar electricidad, esto también está en etapa de prototipo para la red eléctrica, aunque se utilizan en muchas otras aplicaciones.
Tasa de pérdida: Las pérdidas basadas en el tiempo son muy altas (segundos a minutos a la pérdida casi completa de almacenamiento). La eficiencia de viaje de ida y vuelta durante intervalos de tiempo muy cortos puede ser del 80-90%.
Este sitio cubre cuatro modos actuales de almacenamiento de electricidad:
1. Bombeo de agua de bajos a altos niveles para uso futuro en hidroeléctricas según sea necesario.
2. Fusión de sal en granjas solares a varios cientos de grados y almacenamiento en tanques aislados, para uso futuro.
3. Almacenamiento de energía mediante aire comprimido por granjas eólicas en formaciones geológicas subterráneas.
4. Utilización de "baterías de flujo" donde la energía química se convierte en electricidad.
Los métodos de bombeo de agua y aire comprimido tendrían un tiempo ilimitado de almacenamiento, mientras que el método de sal fundida fue dado un tiempo de almacenamiento de 20 horas.
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