Este interesante proyecto, impulsado por el instituto alemán Fraunhofer IEE, se basa en dos elementos: esferas huecas fabricadas con hormigón impreso 3D y agua. Con esto, es posible generar un sistema de almacenamiento y distribución de energía eléctrica limpia y continuo, de acuerdo con sus creadores.
El almacenamiento de energía eléctrica generada a través de fuentes como la energía eólica o solar es uno de los grandes desafíos que existen en el tránsito hacia fuentes energéticas más sostenibles. Y si bien es posible reservarlas en baterías, su baja eficiencia económica hace que el sistema completo se va afectado, lo que a la postre desincentiva su aplicación.
Hace algunos años, el Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology (IEE) abordó este hecho y planteó una solución que se basa en una tecnología auxiliar a las centrales hidroeléctricas: el bombeo de agua desde un elemento auxiliar para generar mayor energía cuando esta escasea.
Al ser elementos auxiliares, uno de los retos que plantea esta alternativa de almacenamiento energético es que se ve limitada, en este caso, a la cantidad de agua que se almacena en esos receptáculos auxiliares para generar la energía. El otro problema es que no se puede disponer de esta energía de reserva de manera libre, como sí ocurre en el caso de las centrales eléctrica tradicionales o incluso.
La respuesta vino de la mano de dos aristas: por una parte, asegurar una fuente permanente de “energía de reserva” -en este caso, agua- y, en la otra mano, tener un receptáculo adecuado para que garantice el almacenamiento permanente y la generación constante de energía. Bajo esas dos premisas, nació el proyecto “StEnSea”.
Actualizando una tecnología de almacenamiento ya conocida
“Las centrales eléctricas por bombeo son particularmente adecuadas para almacenar electricidad por varias horas o incluso días. Sin embargo, su potencial de expansión es muy limitado a nivel mundial”, explicó el Dr.-Ing. Bernhard Erns, Senior Project manager en el Instituto Fraunhofer IEE, quien lidera esta investigación.
Para ello, una de las innovaciones del proyecto fue el trasladar el principio por el que funcionan este tipo de plantas eléctricas auxiliares. Es decir, utilizar una gran fuente de agua de carácter permanente para asegurar su escalabilidad en varios puntos. “Por ello es por lo que trasladamos su principio de funcionamiento al lecho marino, donde las restricciones naturales y ecológicas son mucho menores”, comentó.
Para que el sistema funcione, necesita del receptáculo que almacene agua y permita generar energía eléctrica. Para ello, se forjó una alianza entre la institución alemana y la startup estadounidense Sperra, que se especializa en la fabricación de elementos con tecnología de hormigón impreso 3D que se utilizan, justamente, en el campo de las energías renovables. Un tercer socio, la empresa alemana Pleuger Industries, aportó su know-how en el campo de las bombas de motor submarinas, el otro elemento clave para el desarrollo de esta nueva tecnología.
Hormigón, un material esencial para el nuevo sistema
Las esferas de hormigón que aporta Sperra juegan un rol clave en el funcionamiento de este nuevo sistema de almacenamiento energético. Estas se fabrican con tecnología de impresión 3D y poseen una apertura en su parte superior, en la que se inserta la bomba de motor submarina a través de un tubo.
Luego, este elemento de hormigón impreso 3D se deposita en el lecho marino y la presión del agua la convierte en una central eléctrica potencial. El funcionamiento se basa en el movimiento: cuando la válvula en la parte superior de la esfera se abre, el agua fluye a través del tubo dentro de la esfera. En ese instante, la bomba integrada funciona en sentido inverso y como una turbina. El agua impulsa el motor, generando electricidad.
Así, la esfera de hormigón funciona como batería completamente cargada cuando está vacía, mientras que, cuando el agua ingresa, pasa a la fase de descarga. Ya que la esfera se coloca en el lecho marino -a una profundidad de entre 600 a 800 metros, que sería la adecuada de acuerdo con instituto alemán- el proceso funciona una y otra vez, asegurando la continuidad del suministro energético.
Las primeras pruebas con este sistema se iniciaron en el lago Constance, en Alemania, el año 2016. En ese lugar, se colocó una esfera de hormigón de 3 metros de diámetro a una profundidad de 100 metros. Los expertos del instituto Fraunhofer IEE explicaron que la idea era medir la capacidad del prototipo. “Su potencia es de 0.5 MW y su capacidad, de 0.4 MWh” puntualizaron y destacaron que la durabilidad del hormigón, por sobre la de las turbinas convencionales, también es clave para la sostenibilidad del sistema.
Mientras aún se estudia el sistema prototipo en Alemania, se realizará una segunda prueba, esta vez con 400 esferas de hormigón impreso 3D, las que se colocaran a una profundidad de entre 600 a 800 metros en el sector de Long Beach, en Los Angeles, California. “La energía hidroeléctrica submarina de bombeo con hormigón impreso 3D acelerará la transición energética”, aseguró Jason Cotrell, CEO y fundador de Sperra.
