En Canarias la transición energética sigue confusa. Genera polémica. Puntos de vista aparentemente contrarios: la generación distribuida versus la centralización y las infraestructuras que una u otra necesitan. Y en especial, la sensibilidad generalizada por el impacto ambiental y paisajístico.
Los aspectos científicos y tecnológicos que envuelven la transición de las fuentes energéticas fósiles a otras autóctonas dificultan la toma de decisiones. Pero deberemos acordar democráticamente cómo se dibujará el marco de nuestro futuro.
La reducción de los costos de los captadores fotovoltaicos y la importante intensidad de energía solar que tenemos en las islas invita a la obtención distribuida de la electricidad. Pero se podría caer en la tentación de devaluar la necesidad de buenas redes de distribución.
Caer en esa tentación limitaría la potencia eléctrica en zonas umbrías y en grandes urbes donde no se pueden instalar granjas fotovoltaicas; implicaría pérdidas de excedentes energético y encarecería las propias instalaciones autónomas comprando demasiadas baterías que solo se usarán en momentos excepcionales .
Distribuir la captación energética pero compartir la acumulación es un mejor camino.
Las redes eléctricas ayudan a fortalecer el sistema eléctrico que, cuanto más aislado mayor es su fragilidad.
Los sistemas conectados son robustos. Aprovechan mejor la captación energética a la vez que ofrecen, en determinados momentos, el consumo de potencias altas sin necesidad de hiperdimensionar las instalaciones particulares.
Se conectarán los arques de aerogeneradores, situados en lugares de alta intensidad eólicas, con granjas fotovoltaicas en zonas del sur sin apenas sombras; con pequeñas centrales hidráulicas asociada a las galerías de agua en las cumbres; con edificios autosuministrados e inteligentes, con fábricas y almacenes con cientos de metros cuadrados de techumbre cubiertos de paneles solares; con casas individuales con pocos metros cuadrados de paneles fotovoltaicos en azoteas y tejados; incluso con parkings donde los vehículos eléctricos recargan sus baterías colaborando así en la capacidad de acumulación global.
La distribución de fuentes y sumideros permiten que los excesos energéticos puntuales pueden ser aprovechados y acumulados en la propia red. Cuando en un punto hay exceso de producción estadísticamente en otro se necesitará más energía que la suministrada por sus propias instalaciones.
Cada punto enchufado a la red tendrá que tener conversores automáticos del flujo eléctrico continuo a corriente alterna transportable a 220 o 400 voltios.
Cada uno de los pequeños productores necesitarán poseer menos capacidad de acumulación individual, mediante baterías de ion Litio, de hierro níquel , incluso de plomo con gel. Pero, como veremos más adelante, también toda la red deberá tener capacidad centralizada de almacenamiento energéticos para cumplir la esencial función de estabilización de los flujos y voltajes globales.
El contador en dos sentidos:
Por supuesto será necesario tener sistema de contabilidad de la energía generada y consumida. Para ello, cada acceso a la red dispondrá además del convertidor de un contador bidireccional. Permitirá sustraer la energía que nuestra casa o fábrica inyecte a la red (negativa) de aquella otra que absorbemos de la misma cuando nuestra capacidad de generación y acumulación no sea suficiente(positiva). O cuando tengamos aparcado el coche en el aparcamiento que hace también la función de estación de recarga y acumulación.
Aprovechar, por ejemplo, la capacidad de almacenaje energético del transporte público y privado mejorará la capacidad global de la red conectada imprimiendo seguridad a la vez que hará factible el uso generalizado del vehículo eléctrico.
También el mercado energético se implementará permitiendo que diferentes servidores, acumuladores y consumidores conectados ofrezcan y adquieran servicios a la red reduciendo el poder del oligopolio eléctrico. Sería un mercado menos intervenido.
La acumulación y estabilización de la red mediante energía potencial.
Pero como vimos la acumulación "menos distribuida" y de alta capacidad es una de las componentes esenciales de las nuevas redes eléctricas para dotarla de estabilidad y seguridad.
La propuesta que se realiza actualmente en Gran Canaria, mediante sistemas de bombeo de agua entre presas es de gran capacidad pero genera rechazo. Sectores de población temen el impacto de grandes infraestructura en el paisaje y los ecosistemas.
Esta acumulación usa la energía potencial gravitatoria que adquiere el agua cuando se eleva y que devuelve cuando cae. Se conectan al menos dos grandes presas de agua. Una bomba absorbe los remanentes energéticos elevando el líquido del embalse inferior al superior y la turbina Peltón, en el salto de agua de arriba nuevamente hacia abajo, mueve la bobina del alternador que devuelve parte de la energía acumulada. Y digo parte pues, en el mejor de los casos, las pérdidas en la transformación de energía eléctrica en mecánica y a su vez en eléctrica supera el 50% de la energía primaria. ( rendimiento electromecánico del bombeo(0,7) x rendimiento hidroeléctrico(0,7) = 0,49).
El sistema propuesto, al no tener entradas constantes de agua, y quererse ademas hacerlo compatible con el interés de los regantes, necesita una desaladora de agua de mar que compense las pérdidas por el riego y la evaporación.. Generar varios hectómetros cúbicos de agua (a razón de unos 5 000 m3/dia ) y bombearlos a la cota de las presas es su punto más débil.¡ Elevar agua a 900 metros consume el triple de energía que la necesaria en su desalación!
Por otro lado, genera mucho impacto paisajístico el conjunto de postes de alta tensión que conecten este sistema acumulador, situado en el centro de la isla de Gran Canaria, con el resto de la red eléctrica.
¿Será posible otra forma de acumulación?
Otra manera de aprovechar la energía mecánica para acumular es usar depósitos en los que se comprima gases licuables mediante compresores que usen los remanentes eléctricos. Luego, en casos de necesidad, la expansión del gas comprimido y licuado devolverá la fracción de energía útil.
Pero ese modo está limitado a escalas pequeñas.
Una alternativa más factible al modelo de Chira Soria y al de la Gorona de El Hierro, ( el pequeño depósito inferior no asegurar el volumen suficiente agua como para mantener continuo el 100% de energía autóctona para la isla) podría ser la acumulación energética a través de la producción de hidrógeno.
La electrólisis del agua, la acumulación del H2 y la pila de hidrógeno.
La electrólisis del agua de mar aprovecharía los remanentes nocturnos de los parques eólicos y los excedentes eléctricos soportados por la red y gestionados automáticamente.
La descomposición del agua es sencilla: se introducen dos electrodos en el agua salada y se hace pasar una corriente continua de pocos voltios. La reducción electroquímica descompone dos moléculas H2O en dos de H2 y otra de O2.
Podrían montarse electrogeneradores de H2 en el mar, costa fuera, incluso en barcos y transportar el gas comprimido hasta las células de combustible conectadas a la red eléctrica.El problema de la acumulación como gas licuado, para lo que se necesitan altas presiones, superiores a 800 baras y temperaturas inferiores a -253ºC está superado mediante la técnica del almacenaje en depósitos a presiones habituales en gases, 250 -500 baras, en depósitos llenos de lanas de hidruros metálicos como los de litio, LiH y magnesio, MgH2.
El uso posterior del H2 en célula de combustible que devuelve parte de la energía usada en su síntesis, a partir del agua, como energía eléctrica. En este mismo blog se puede leer cómo funcionan estas FuelCells de H2.
El factor de recuperación mediante este sistema es similar al del bombeo, es decir, un 49% de la energía inicial, aunque el avance en la tecnología de las células de combustibles en pocos años mejorará este índice a valores más cercanos al 60%
Este almacenamiento es ya, en la actualidad, más factible y ecológico para grandes cantidades de energía que las enormes y caras baterías de ion Litio, previstas para la acumulación en Tenerife. También podrían ser una alternativa factible a la central de bombeo y generación hidroeléctrica en el corazón de Gran Canaria que ha chocado con la contestación popular.
El hidrógeno, por otro lado, será el combustible que en sistema térmico propulsará los barcos, grande camiones e incluso aviones en un futuro próximo.
La producción de hidrógeno y su uso en células de combustible, además de no generar residuos ni gases invernaderos, permite la estabilización y almacenaje, relativamente descentralizadas, del fluido eléctrico, lo que fortalecería las redes eléctricas insulares sin necesidad de la interconexión a nivel del archipiélago. El rendimiento en la devolución de energía eléctrica del modo alternativo es similar a la del bombeo generando y la velocidad de respuesta posiblemente mayor. Y su impacto en el ambiente sería menor que el actual proyecto, en particular instalando la generación de H2 offshore.
Julio Muñiz. 4 de abril 2021.
