¿Se pueden guardar el viento y el sol?: Soluciones sostenibles para almacenar energías renovables

Las energías renovables son una de las bases sobre las que, desde hace décadas, se está cimentando la transición energética a nivel mundial. Totalmente verdes, los avances tecnológicos también las han ido perfeccionando y haciendo mucho más eficaces.

Sin embargo, dependen totalmente de los elementos. Por ejemplo, si por las circunstancias climatológicas en el sitio donde hay instalado un parque eólico no sopla el viento, los molinos desplegados allí serán poco eficaces.

Esto provoca que, por lo general, las redes eléctricas no se abastezcan al 100% de energía renovable, y las industrias, infraestructuras y complejos que pretenden autoabastecerse necesiten tener una alternativa energética para cuando el cielo se nubla o el viento deja de soplar. Una alternativa que generalmente proviene de la quema de combustibles fósiles o de otras energías como la nuclear.

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La solución más recurrente al problema del almacenamiento y la reserva de energía son las baterías. Las más comunes son las de iones de litio, o Li-ion. Estas, a pequeña escala, alimentan todo tipo de dispositivos, desde teléfonos móviles hasta coches eléctricos.

Las baterías de litio son relativamente baratas de producir, pero acarrean un dilema en su cadena de suministro que está directamente relacionado con la explotación laboral y el respeto a los derechos humanos.

Energía limpia, descarbonización y digitalización son tres de los pilares sobre los que se está construyendo el discurso de la transición energética y ecológica a nivel mundial. Sin embargo, en muchas ocasiones se obvia el peso que tienen algunos minerales y tierras raras en la fabricación de los dispositivos y las redes tecnológicas llamadas a reducir las emisiones contaminantes y ser la base de la sostenibilidad.

Un informe de 2020 elaborado por el Banco Mundial reveló que la producción de minerales como el litio podría incrementarse en casi un 500% hasta 2050 para satisfacer la creciente demanda de tecnologías de energía limpia. También se prevé que en unos años serán necesarias más de tres mil millones de toneladas de minerales y metales para implementar completamente las energías renovables y lograr el objetivo de los 2 °C.

Sin embargo, aunque la tasa de reciclaje de aluminio y cobre fuese del 100%, no sería suficiente para cubrir la demanda. En torno al 70% del cobalto —presente en las baterías de los móviles— de todo el planeta, proviene de la República Democrática del Congo, y en países como Zimbabue y Namibia se encuentra una de las mayores reservas de litio.

Según el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), la producción de este mineral se ha triplicado entre 2015 y 2021 hasta alcanzar las 100.000 toneladas. La tendencia es que continúe aumentando.

El año pasado, Amnistía Internacional publicó unos principios para garantizar que las baterías de iones de litio no estén vinculadas a abusos contra los derechos humanos o daños ambientales.

La oenegé sacó el texto a raíz de documentar graves violaciones de derechos en la extracción de minerales en la República Democrática del Congo, como la explotación laboral de niños y adultos, que en muchos casos trabajaron excavando a mano y sin ningún tipo de protección ni por parte del gobierno del país ni de las empresas tecnológicas que después se lucraron con esos minerales.

Niños trabajando en una mina de cobalto de la República Democrática del Congo. Europa Press

La extracción de minerales también conlleva un fuerte impacto medioambiental. La minería al aire libre, por ejemplo, requiere enormes cantidades de agua y utiliza químicos como mercurio y ácido sulfúrico que contaminan los suelos y los acuíferos. Horadar grandes superficies de tierra destruye ecosistemas, y la utilización de camiones y maquinaria pesada para sacar el mineral y transportarlo contribuye a las emisiones nocivas para la atmósfera.

El reto del almacenamiento

Si las previsiones se cumplen, y se siguen estrictamente las medidas para evitar una catástrofe climática, dentro de 20 años se necesitará centuplicar la capacidad de almacenamiento de energía, y quizá las baterías de litio no son la solución más ecológica a largo plazo, a menos que se logre imponer una manera limpia y respetuosa de extraer y distribuir minerales, y reciclar los componentes tecnológicos que salen de ellos.

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Hasta ahora no existía preocupación por almacenar energía. Los combustibles fósiles no lo hacían necesario, únicamente había que quemarlos para obtenerla. Sin embargo, las energías renovables presentan este nuevo reto, y a veces la tecnología necesaria para almacenar esa energía supera los costes de producirla, por lo que aún queda mucho camino por recorrer.

Actualmente, y según en qué zonas, la energía solar y eólica ya son más baratas que el carbón y el gas natural, pero los costes de almacenamiento y transporte aún son elevados. Las baterías son una de las opciones más utilizadas para ello, aunque las de iones de litio son de baja densidad, por eso los sistemas alternativos de almacenamiento intentan hacerse hueco aprovechando el desarrollo tecnológico.

Ya hay un sistema que aglutina más del 90% de la capacidad de almacenamiento de energía en el mundo: los embalses. Mucha del agua que se encuentra en ellos genera después energía hidroeléctrica, que se suele utilizar para suavizar los picos de demanda de electricidad.

En este método, unos motores bombean agua cuesta arriba desde un río o un embalse hasta un punto más alto, y cuando el agua se libera cuesta abajo, hace girar una turbina generando energía.

Depósitos subterráneos

Sin embargo, no es una cuestión resuelta. Hacer embalses nuevos supone un coste medioambiental altísimo, ya que conlleva mover millones de metros cúbicos de tierra con el daño al ecosistema y la biodiversidad que eso supone. Por eso otra de las soluciones de almacenamiento pasa por hundir una tubería cientos de metros en el suelo y verter ahí el agua para activar unos generadores y conseguir el mismo efecto.

Embalse en El Atazar (Madrid). iStock

Sin embargo, esta técnica, que aún está perfeccionándose, va más allá. El agua bajo tierra acumula presión, y esta fractura rocas, liberando gas natural. Además, la idea es que esa agua se vaya quedando entre capas de roca, formando depósitos subterráneos que puedan ir liberándose poco a poco, conforme se necesite.

Aire comprimido

Esta tecnología tampoco es totalmente nueva. Desde hace varias décadas se lleva experimentando con el bombeo de aire a cuevas subterráneas —naturales o artificiales— para después liberarlo conforme se necesite y aprovechar la presión para generar energía. El problema, como ocurre con las hidroeléctricas, es que construir la infraestructura es muy costoso, además por el momento suele perderse en torno a la mitad de la energía empleada para presurizar el gas.

En torno a este método hay diversos prototipos. Uno almacena el aire comprimido en tanques y retiene el calor liberado durante el proceso de compresión, que luego vuelve a aplicar al aire durante la expansión, sobrecargando su capacidad para impulsar una turbina y generar electricidad.

Otro enfría el aire a más de trescientos grados bajo cero, convirtiéndolo en líquido. Ese aire líquido es muy denso, y al calentarlo se gasifica rápidamente, haciendo girar las aspas de las turbinas.

Hay otras tecnologías, todavía en pañales, que pretenden imponerse como alternativa barata y eficaz de las baterías de litio. Una es la que construye superficies elevadas artificialmente y con materiales asequibles para conducir hasta allí el agua sin necesidad de hacer embalses ni perforar la tierra.

Otra genera energía oxidando y desoxidando metales. Una diferente aprovecha la gravedad para empujar el agua con contrapesos hasta las turbinas. Y otra almacena hidrógeno mediante electrólisis para, después, recombinarlo con oxígeno, formar agua y liberar electricidad.

Muchas de estas tecnologías no saldrán adelante, y otras se perfeccionarán hasta que sean lo suficientemente baratas y prácticas como para poder utilizarlas y descartar por completo los combustibles fósiles y las baterías de litio, cuyos núcleos se deterioran y pierden eficacia.