Almacenamiento hidroeléctrico por bombeo submarino en aguas profundas

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Investigadores de la Universidad Kitty Kiellands Hus de Noruega han propuesto utilizar el espacio oceánico para instalar centrales hidroeléctricas de bombeo para almacenamiento a gran escala en aguas profundas.

El nuevo concepto, bautizado como almacenamiento hidroeléctrico submarino por bombeo (SPHS, por sus siglas en inglés), consiste en utilizar la presión hidrostática del océano para canalizar un flujo de agua hacia un tanque rígido situado en el lecho marino. Este tanque se llena inicialmente de aire y la diferencia de presión entre el interior y el exterior del tanque se utiliza para crear un flujo de agua hacia el interior del tanque.

“Al abrir las válvulas que conectan el océano y el tanque, el agua empezará a fluir hacia el tanque comprimiendo así el gas”, explican los científicos. “Para cargar el sistema, las bombas bombearán el fluido del tanque haciendo que el gas se expanda y la presión del tanque disminuya hasta alcanzar la presión inicial”.

Tras pasar por el depósito, el agua se canaliza mediante bombas a través de una turbina Pelton, que produce energía eléctrica que puede exportarse a la red o a la carga deseada.

“Para funcionar, las bombas necesitan energía eléctrica que se suministra desde una fuente externa, como fuentes renovables locales o la red”, explica el grupo, que señala que las turbinas Pelton son más adecuadas para el concepto de SPHS propuesto, ya que extraen la energía del impulso del agua en movimiento, en contraposición al peso muerto del agua como la tradicional rueda hidráulica sobreelevada. “Desde este punto de vista, es preferible un caudal bajo, ya que el depósito tardaría más en llenarse con un caudal bajo que con un caudal alto”.

Los académicos utilizaron análisis no dimensionales y métodos empíricos para evaluar la densidad de energía potencial del sistema, el estado de carga (SOC) y la eficiencia de las turbinas Pelton en distintas condiciones de funcionamiento. Su análisis excluyó las profundidades de agua superiores a 2.000 m, debido a los elevados costes y la complejidad de la construcción en aguas ultraprofundas. “La idoneidad de la ubicación de un sistema SPHS se decide por una combinación de factores que incluyen, entre otros, la oferta, la demanda y las infraestructuras disponibles o previstas”, explicaron también.

El análisis demostró que el sistema puede alcanzar potencialmente una densidad energética de 2.600 Wh/m3 para una instalación a 1.000 m de profundidad.

Las ubicaciones con profundidades de agua superiores a 2.000 m quedaron excluidas por el mapa de posibles emplazamientos de SPHS.

Imagen: Kitty Kiellands Hus, Journal of Energy Storage, Licencia Creative Commons CC BY 4.0

El novedoso concepto se presentó en el estudio “Harnessing ocean depths for energy: A theoretical framework for evaluating the feasibility of Subsea Pumped Hydro Storage” (Aprovechar las profundidades del océano para obtener energía: un marco teórico para evaluar la viabilidad del almacenamiento hidroeléctrico por bombeo submarino), publicado en la revista Journal of Energy Storage.

Según los investigadores, “los resultados revelan ubicaciones globalmente adecuadas para un sistema SPSH en términos de densidad energética, lo que subraya la necesidad de investigaciones adicionales para evaluar a fondo los parámetros específicos de cada ubicación a fin de determinar la viabilidad económica del concepto”. “El análisis de la eficiencia de la turbina Pelton muestra que pueden alcanzarse altas eficiencias teóricas, especialmente cuando el grado de llenado se limita al 90 %”.

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