La tecnología de almacenar energía en aire comprimido está dejando de ser una promesa para convertirse en una realidad tangible. Conocida como CAES (siglas de Compressed Air Energy Storage), esta forma de almacenamiento eficiente resulta ser el complemento ideal de las energías renovables. Recientemente entró en funcionamiento en la provincia de Hubei de China el proyecto Nengchu-1, que representa un hito en el uso comercial de la tecnología CAES.
¿Cómo se puede almacenar energía en aire comprimido?
La forma de almacenar energía en aire comprimido es muy simple: cuando hay un exceso de energía en la red eléctrica, esta se utiliza para comprimir aire a altas presiones. Para recuperar la energía, el aire comprimido se libera, expandiéndose y accionando un generador que produce electricidad. Desde el punto de vista de la física, la energía eléctrica es primero transformada en energía potencial, y luego se invierte el proceso de conversión.
El rendimiento energético es una medida de lo eficiente que resulta un determinado sistema de almacenamiento. Así, un rendimiento del 100% implica que el sistema tiene capacidad para devolver toda la energía originalmente almacenada. Pero las leyes de la termodinámica hacen que dicho rendimiento perfecto no sea posible, ya que siempre la energía tiende a disiparse. Luego, en la práctica no hay forma de almacenar energía en aire comprimido con una eficiencia superior al 70%.
La ley de Gay-Lussac establece que, a volumen constante, la presión de una cantidad fija de gas es directamente proporcional a su temperatura. Por ello, si se acrecienta la presión en un recipiente rígido, también se aumenta la temperatura del gas contenido. Los sistemas de almacenamiento de energía en aire comprimido se clasifican según cómo se maneja el calor generado.
- Almacenamiento adiabático: El calor generado durante la compresión se almacena y se utiliza posteriormente para aumentar la eficiencia del proceso. El calor puede ser almacenado en un sólido (hormigón o piedra) o líquido (aceite caliente o soluciones de sales fundidas). Posee un rendimiento máximo del 70%.
- Almacenamiento diabático: El calor se disipa en el ambiente, lo que simplifica el sistema, pero reduce su eficiencia. Ello porque se requiere aportar energía adicional para producir la expansión del aire comprimido. Su máximo rendimiento es del 50%.
- Almacenamiento cercano al isotermo: Se intenta mantener una temperatura constante durante todo el proceso, lo que requiere un intercambio de calor con el entorno. Cuando el aire está comprimido, el calor de la compresión es rápidamente transferido a la masa térmica, por lo que la temperatura del gas se estabiliza. Un circuito de enfriamiento externo es entonces utilizado para mantener la temperatura de la masa térmica. Posee un rendimiento máximo del 70%.
La planta CAES de Nengchu-1 en China
La planta Nengchu-1 está ubicada en Yingcheng, provincia de Hubei de la República Popular de China. Representa un hito en el almacenamiento de energía en aire comprimido, estableciendo dos registros mundiales: la escala de energía almacenada y la eficiencia de conversión de energía. Este sistema comenzó a funcionar a pleno rendimiento el 9 de enero de 2025 con una capacidad de almacenamiento de energía de 300 megavatios.
Emplea un sistema de almacenamiento adiabático, por lo que el calor generado durante la compresión del aire no se disipa al ambiente, sino que se almacena. El aire comprimido es contenido en cavernas de sal, cuyas paredes actúan como un excelente aislante térmico, ayudando a mantenerlo a la temperatura adecuada. Adicionalmente, las cavernas de sal son estructuras geológicas muy estables, capaces de soportar altas presiones.
El Nengchu-1 es un ejemplo de cómo se pueden aprovechar antiguas minas abandonadas de sal junto a la tecnología CAES para combatir el calentamiento global. Se estima que este proyecto permitirá ahorrar más de 150.000 toneladas métricas de carbón estándar cada año, equivalentes a la emisión de 420.000 toneladas de CO2.