Almacenamiento de energías renovables mediante frenado regenerativo en minas subterráneas

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Investigadores dirigidos por el Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) de Austria han sugerido el uso del frenado regenerativo para almacenar energía renovable en explotaciones mineras clausuradas.

El frenado regenerativo es un mecanismo de recuperación de energía que aprovecha la energía desperdiciada en el proceso de desaceleración de un vehículo.

El concepto propuesto de almacenamiento subterráneo de energía por gravedad (UGES) consiste en bajar arena a una mina subterránea y elevar esta arena a un depósito superior mediante motores eléctricos para almacenar energía en momentos de baja demanda.

“UGES utiliza el frenado regenerativo para ajustar la velocidad de descenso de la arena en el pozo de la mina y generar electricidad”, explica el investigador Zakeri Benham. “Tiene la ventaja de aprovechar la infraestructura existente y proporcionar un almacenamiento de energía limpio, barato y de larga duración sin intensidad de material, además de estar ya cerca de la red eléctrica y las carreteras”.

El sistema consta de un pozo de profundidad y diámetro variables, un motor/generador, almacenes superior e inferior y equipos de extracción.

“Para maximizar la capacidad energética, los contenedores de arena del pozo ocupan aproximadamente el 50% de su volumen”, explican los científicos. “El otro 50% del espacio se necesita para llenar y vaciar de arena los contenedores”.

El modo de carga consiste en recoger la arena del depósito inferior, en el fondo de la mina, con excavadoras y transportarla al pozo con camiones eléctricos o cintas transportadoras. La energía se almacena utilizando electricidad barata o excedentaria de la red o de un gran parque solar fotovoltaico cercano para subir la arena por el pozo con los motores/generadores. Una vez que la arena llega a la parte superior de la mina, se almacena en pilas de arena.

El modo de descarga consiste en recoger la arena del lugar de almacenamiento superior en la cima de la mina con cintas transportadoras de rueda de cangilones y transportarla al pozo de la mina utilizando una pequeña cantidad de electricidad. La electricidad se genera bajando los pesados volúmenes de arena en el pozo. Varios motores/generadores generan electricidad con frenado regenerativo a lo largo del pozo. Cuando la arena llega al fondo del pozo, se transporta mediante cintas transportadoras o camiones eléctricos para llenar de arena todas las cavernas de la mina.

“Los costes de inversión de los UGES son de 1 a 10 USD/kWh y los costes de capacidad energética de 2.000 USD/kW”, explican los científicos. “Se calcula que la tecnología tiene un potencial mundial de 7 a 70 TWh, concentrándose la mayor parte de este potencial en China, India, Rusia y Estados Unidos”.

Presentaron el sistema en el artículo Underground Gravity Energy Storage: A Solution for Long-Term Energy Storage“, publicado recientemente en Energies. Otros grupos de investigación del IIASA han desarrollado recientemente una técnica de almacenamiento de energía basada en el uso de camiones eléctricos para la generación de energía hidroeléctrica a gran altitud y una tecnología de almacenamiento gravitatorio de energía para ciclos semanales en edificios de gran altura en entornos urbanos.

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