dilluns, 22 de novembre de 2021

Emmagatzemar l'energia del sol

Recentment, el líder de l'oposició espanyola ha fet unes declaracions on subratllava les limitacions de l'energia solar. Especialment a la nit, quan, agafeu-vos fort que això havia estat un secret d'Estat durant molts anys, no fa sol.

En aquest post no farem més acudits sobre el tema (si voleu explicar a Twitter l'acudit dels astronautes que viatgen al sol de nit, afanyeu-vos, que només l'han explicat 573 vegades) sinó que volem reflexionar sobre les opcions tecnològiques que han de donar viabilitat a energies de producció intermitent, com la solar.

L'escenari plantejat per Casado (un país on l'electricitat sigui només solar. Cosa que planteja perquè els NIMBYs no volen eòlica, ni nuclear, ni fòssils) presentaria greus problemes, és cert. Anem a plantejar solucions:


1. El mix.

Es tracta de fer servir diversos tipus d'energia per no haver de dependre d'un de sol. No només la solar, totes les energies tenen limitacions (l'eòlica si no fa vent, la hidràulica si no plou, el gas si puja de preu, etc). Així que un bon mix, reparteix els riscos i assegura el subministrament.

En aquest mix, la fotovoltaica està encara lluny de tocar sostre. Per tant, avui, quan instal·lem un nou panell, produeix electricitat durant el dia que permet cremar una mica menys de gas o carbó en aquell moment.

El repte dels propers anys és fer un mix sense energies fòssils o, fins i tot, també sense nuclear. Això és complicat perquè quan no hi hagi sol o vent, caldrà posar en marxa una altra energia i no és tan fàcil com fer-ho amb gas o carbó.

Amb el mix, depenem de diversos tipus d'energia en comptes de fer-ho d'un de sol. Actualment, quan fa sol o vent, creix el % de renovables al mix i això permet aturar o baixar la producció de les tèrmiques. Font.

2. Consum segons generació.

Això ja es fa actualment. Es tracta de pactar amb una sèrie de grans consumidors industrials que aturin o engeguin les seves màquines en funció de si en aquell moment al sistema li falta o li sobra capacitat energètica.

La tecnologia podria ampliar aquesta manera intel·ligent de consumir, per exemple, amb bateries de cotxe elèctric programables, que es carreguin quan vegin que sobra electricitat i, per tant, que el preu de l'electricitat està barat.


3. Emmagatzematge.

Si anem cap a un mix 100% renovable, la manera podria ser sobreproduir electricitat en els pics de producció i fer-la servir a les valls. Per això necessitem emmagatzemar-la d'alguna manera.


3.1. Bateries.

Ja fa molts anys que existeixen piles i bateries recarregables. Endolles la bateria al corrent elèctric i al cap d'un temps s'ha recarregat i pot generar electricitat.

Les bateries tenen eficiències molt altes, properes al 100%. Això vol dir que permeten emmagatzemar l'energia elèctrica quasi sense pèrdues en el procés de càrrega/descàrrega.

Malauradament el preu actual de les bateries és massa car per emmagatzemar tota l'electricitat que caldria. I hi ha controvèrsia sobre si hi ha prou matèries primeres al món per construir tantes bateries.

Les bateries es basen en reaccions químiques que poden ser reversibles. Una reacció allibera energia (que fem servir en forma d'electricitat) i, un cop esgotats els reactius, podem aplicar energia elèctrica per revertir la reacció i tornar a regenerar els reactius.


3.2. Hidràulica reversible.

Es tracta de gastar electricitat bombejant aigua cap amunt per convertir-la en energia potencial que, quan calgui, es pot convertir en energia hidroelèctrica per mitjà de turbines.

És una molt bona solució i té rendiments propers al 80%. De fet, ja es fa servir actualment en centrals hidroelèctriques que bombegen aigua quan el preu de l'electricitat és barat i generen electricitat quan és car. Però el preu d'aquestes instal·lacions no és barat i requereixen condicions orogràfiques determinades (llocs on emmagatzemar aigua a diferent alçada) sobre els quals s'exerceix també un important impacte ambiental.

Esquema d'una central hidroelèctrica reversible.


3.3. Calor.

La calor és un altre tipus d'energia. Les centrals tèrmiques i les nuclears generen electricitat gràcies al vapor generat a partir del calor aconseguit per diferents reaccions de combustió o nuclears. Per tant, guardant líquids calents, podem generar vapor i electricitat quan ho necessitem.

Un dels sistemes que es fan servir actualment són les sals fosses, que permeten emmagatzemar energia tèrmica a temperatures de fins a 600ºC. Aquest sistema es fa servir en les centrals termosolars i permet seguir produint energia un cop s'ha post el sol.

L'energia termosolar es produeix gràcies a miralls que concentren la llum solar en una torre amb una certa semblança a l'ull de Sauron. Foto.


En aquest document es poden trobar més detalls.


3.4. Hidrogen.

L'hidrogen verd (com es coneix l'hidrogen generat per electròlisi gràcies a electricitat obtinguda de forma renovable) és una tecnologia encara molt verda. Ara mateix no té sentit gastar electricitat per obtenir hidrogen verd perquè el procés és poc eficient. Diversos estudis calculen que l'eficiència oscil·la entre el 18% i el 46%. Això vol dir que, en el millor dels casos, cada 100 kW.h d'electricitat invertida en produir hidrogen ens generen hidrogen capaç de generar 46 kW·h.

Per tant, perquè això tingui algun sentit, caldria disposar de grans excessos d'electricitat. L'avantatge és que l'hidrogen funciona com un vector energètic similar als hidrocarburs. És a dir que es podria transportar, emmagatzemar a llarg termini i fer servir en vehicles. I potser, quan sigui una tecnologia econòmicament viable, es millora la seva eficiència.



Podem obtenir hidrogen a partir de l'electròlisi de l'aigua. En un procés semblant al de recarregar una pila, aportem energia elèctrica a l'aigua i les seves molècules es trenquen, alliberant hidrogen gasós. Font.


Conclusió

Actualment hi ha encara camp per córrer en la instal·lació de renovables fins que arribem a un moment on l'emmagatzematge de l'energia sobrant sigui un problema.

Hi ha diverses tecnologies que permeten emmagatzemar energia elèctrica, si bé, en l'actualitat no serien suficients per abastir amb regularitat el mercat elèctric amb energies renovables però potser ho puguin ser en el futur si la demanda n'estimula el desenvolupament.

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada