Convertir el calor del verano en calidez invernal
La calefacción y la refrigeración representan alrededor del 40 % del consumo total de energía en Europa, lo cual las convierte en uno de los retos más difíciles en la transición hacia la neutralidad climática. Mientras que la electricidad renovable se ha expandido rápidamente, la sustitución de los combustibles fósiles en las redes de calefacción y refrigeración ha resultado mucho más difícil. El proyecto RESTORE(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, aborda este reto desarrollando una forma de almacenar la energía renovable estacionalmente, capturando el exceso de energía cuando es abundante y liberándola meses después, cuando la demanda alcanza su punto máximo. El objetivo es disponer de calefacción limpia incluso en invierno, cuando la producción de energías renovables es menor, pero la demanda es mayor. «La energía utilizada para calentar y refrigerar espacios interiores es una parte significativa de las necesidades energéticas globales de la humanidad», afirma el doctor Fritz Zaversky, del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER)(se abrirá en una nueva ventana) en España, que coordina la investigación. «Para lograr un sistema energético sostenible, las energías renovables deben utilizarse también para calefacción y refrigeración».
¿Por qué la calefacción va por detrás de la electricidad?
El progreso de la calefacción renovable se ha visto frenado por el coste y la complejidad. Las calderas de gas siguen siendo baratas, conocidas y fáciles de instalar, lo que dificulta la competencia de soluciones alternativas. Aunque la electrificación y las bombas de calor son cada vez más comunes, dependen de un suministro eléctrico limpio y de una sólida infraestructura de red, que no siempre está disponible en todas partes ni en todo momento. El equipo de RESTORE aborda esta carencia centrándose en sistemas urbanos de calefacción y refrigeración(se abrirá en una nueva ventana) (DHC, por sus siglas en inglés) que prestan servicio a barrios o ciudades enteras. La idea central es aparentemente sencilla: almacenar energía renovable durante el verano y utilizarla durante el invierno. «Si pudiéramos almacenar el exceso de energía solar durante los meses de verano de una manera eficiente y rentable, no necesitaríamos quemar gas natural durante el invierno», afirmó Zaversky.
Dos tecnologías en un solo sistema integrado
Para hacer posible el almacenamiento estacional, RESTORE combina dos tecnologías avanzadas. La primera es el almacenamiento termoquímico de energía(se abrirá en una nueva ventana), que almacena calor mediante reacciones químicas reversibles. Eso permite almacenar energía durante largos períodos con pérdidas mínimas. «Una reacción endotérmica reversible almacena energía térmica sin pérdidas durante un largo período de tiempo», explica Zaversky. Cuando se necesita calor, la reacción se invierte, liberando energía en la red de calefacción urbana. La segunda tecnología vincula el almacenamiento de calor con el sistema eléctrico. Una bomba de calor reversible puede utilizar el excedente de electricidad renovable para elevar el calor residual de baja temperatura, por ejemplo de la industria, a una temperatura más alta adecuada para su almacenamiento. Cuando se necesita electricidad, el sistema puede funcionar a la inversa utilizando un ciclo orgánico de Rankine(se abrirá en una nueva ventana), convirtiendo el calor almacenado de nuevo en electricidad y vertiéndola a la red.
Beneficios para las ciudades y los sistemas de energía
Esta flexibilidad podría ser crucial para los futuros sistemas energéticos dominados por las energías renovables, en los que tanto el calor como la electricidad deben equilibrarse cuidadosamente. «El almacenamiento eficiente de electricidad es crucial para garantizar la estabilidad de la red eléctrica», afirma Zaversky. En la práctica, un sistema maduro del tipo RESTORE podría ofrecer a las ciudades menores costes de calefacción, emisiones cercanas a cero y una mayor independencia energética. «Un sistema de almacenamiento de energía estacional correctamente diseñado y rentable podría reducir los costes de calefacción, eliminar emisiones y proporcionar independencia de las fuentes de energía convencionales», afirma. Aunque la tecnología se encuentra aún en una fase incipiente, su potencial a largo plazo es significativo. «Podríamos proporcionar calefacción limpia y neutra en emisiones de CO2 a distritos enteros, con soluciones que podrían reproducirse dentro y fuera de Europa», afirma Zaversky. Si se sigue ampliando y demostrando en el mundo real, RESTORE podría convertirse en una tecnología fundamental que ayude a Europa a almacenar la energía renovable de hoy para las necesidades de calefacción de mañana.
