Un estudio de investigadores portugueses analizó distintas opciones de almacenamiento de energía con aire comprimido en rocas porosas profundas, y concluyó que en el mejor escenario un reservorio podría guardar energía suficiente para abastecer a una pequeña ciudad.
Almacenar energía en el subsuelo parece ciencia ficción, pero en el ámbito de la investigación geológica no es precisamente una práctica nueva. Conocido desde la década de 1970 del siglo pasado, con las primeras pruebas en cavernas de sal en Alemania, este proceso abre todo un abanico de posibilidades en el campo de las energías renovables y de la necesidad de almacenamiento que conllevan.
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"Uno de los problemas que plantea la transición energética es la mayor disponibilidad de energía procedente de fuentes renovables, que no se puede almacenar", explica a Euronews Ricardo Pereira, investigador de GeoBioTec de la Faculdade de Ciências e Tecnologia de la Universidade NOVA de Lisboa. "Es posible utilizar ese excedente de energía eléctrica y almacenarlo temporalmente en las rocas del subsuelo, a 500, 1000 o 2000 metros", explica el investigador portugués.
"Al utilizar el terreno, las rocas, como una especie de batería, podemos almacenar cantidades de energía suficientes para abastecer pequeñas ciudades, y esta es la gran ventaja de esta tecnología".
En el caso de las rocas porosas, el proceso consiste en alimentar compresores de aire con el excedente de electricidad producido a partir de fuentes renovables como aerogeneradores o paneles solares, que después impulsan el aire, sin hidrógeno ni CO2 y por tanto sin riesgo de explosión, a través de un pozo hasta una capa de roca porosa en profundidad.
El aire va llenando los espacios entre los granos de la roca, que normalmente están ocupados por agua salada no potable. Esa agua se desplaza, sin contaminar nada que se utilice para consumo humano. El aire queda allí retenido, bajo presión, como una batería "cargada" que se puede utilizar en función de las necesidades.
Cuando es necesario, el aire comprimido asciende por el pozo, se descomprime y esa fuerza acciona turbinas en superficie que generan electricidad, igual que en una central convencional, pero sin quemar combustible.
Ricardo Pereira es uno de los científicos portugueses que elaboraron un estudio con el objetivo de determinar cuánta energía se podría almacenar en función de las características de distintas formaciones rocosas.
"Este estudio evalúa, según las condiciones geológicas a diferentes profundidades, cuánta energía se podría almacenar realmente con distintas variables físicas o termodinámicas", explica a Euronews, señalando que, a partir del análisis, "se desarrollaron diferentes escenarios" que pretenden "dar una idea de la energía máxima que se puede almacenar a distintas profundidades".
Energía almacenada para una ciudad
Entre las prioridades energéticas de la Comisión Europea figura el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía, considerada "indispensable". Europa dispone actualmente de unos 55 gigavatios de capacidad de almacenamiento. El objetivo es alcanzar 200 gigavatios hasta 2030, con el fin de resolver las limitaciones de la red, que aumentan el riesgo de apagones y la dependencia de combustibles fósiles importados.
En este déficit de gigavatios puede encajar el almacenamiento de aire comprimido en rocas porosas. A diferencia de las baterías de iones de litio, que dominan la carrera actual, esta tecnología se orienta al almacenamiento de larga duración, aprovechando un recurso natural disponible a gran escala.
La investigación, fruto de una colaboración entre investigadores de la Universidade NOVA de Lisboa y del Instituto Dom Luiz de la Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, publicada en la revista Geoenergy (fuente en portugués), concluye que, en los escenarios analizados, "un único sistema adiabático-isobárico es el más favorable, capaz de proporcionar hasta 156 kWh m−3 de densidad energética y alcanzar hasta 1 TWh de capacidad de almacenamiento a una profundidad máxima de operación de 3000 m".
"Es lógico que este sea el escenario máximo, en el que se reúnen todas las condiciones óptimas", subraya Ricardo Pereira, que señala no obstante que estos valores representan "una idea de la dimensión máxima y del potencial" del proceso.
"Entre un valor mínimo estimado y un valor máximo teórico también estimado hay toda una gama de posibilidades, pero lo que demuestra este estudio es que un único reservorio, y hablamos de la simulación de un único caso en la situación más favorable, ese 1 TWh se aproxima mucho al consumo de algunas ciudades medias en Portugal".
"Black start", ¿pueden mitigarse las consecuencias de un apagón?
Además de una gran capacidad de almacenamiento, este proceso funciona mediante el llamado "black start", es decir, la capacidad de un sistema eléctrico para arrancar sin depender de la red.
"El aire comprimido es casi inmediato y por tanto permite encender y apagar prácticamente de forma instantánea", explica el investigador, lo que permite estabilizar la red eléctrica, algo útil en situaciones como la del apagón ibérico. "Es algo que, quizá, si ya lo tuviéramos en funcionamiento en 2025, podría haber evitado algunos de esos problemas", afirma Ricardo Pereira.
"Es lógico que el problema del apagón fue bastante más amplio y esto no sería una receta mágica para resolver una situación equivalente, (...) pero permitiría ayudar a gestionar la potencia en la red".
Según el investigador, determinar las zonas y características geográficas de Portugal en las que sería posible implantar procesos de este tipo es un trabajo de investigación actualmente en curso, pero el estudio ya permite avanzar con conclusiones claras que ayudan a ese mapeo.
"Este es realmente uno de los aspectos innovadores de este estudio, que demuestra, en primer lugar, que cuanto más profundo podamos situar nuestro reservorio en rocas porosas, más energía se consigue liberar", indica Ricardo Pereira, que insiste en que, de este modo, es posible "comparar con los consumos de ciertas localidades del litoral, sobre todo algunas ciudades más industrializadas, y ver qué impacto podría tener incluso en la propia descarbonización de ciertas regiones, aumentando la independencia energética frente al consumo de combustibles fósiles".
Entre las zonas mencionadas con gran potencial se encuentran Lisboa y Almada, ambas con una elevada densidad de población e industrias.
La legislación es el principal obstáculo
Por ahora, en Portugal la tecnología existe solo sobre el papel, con un horizonte de aplicación que, según el investigador, se sitúa entre cinco y diez años, a lo largo de las diferentes fases que requiere: estudio geológico, perforación de pozos, proyecto piloto y entrada en funcionamiento.
"Hay todo un conjunto de estudios que deben realizarse, empezando por el conocimiento de la geología del subsuelo en un lugar determinado. Cada proyecto es en sí mismo un desafío técnico y, por tanto, solo los estudios preliminares ya llevan tiempo", explica.
Según Ricardo Pereira, en términos de viabilidad financiera, el almacenamiento de energía con aire comprimido se presenta como una solución "bastante ventajosa", sobre todo en comparación de costes con otras opciones como el hidrógeno verde, "que tiene costes muy elevados".
Según el investigador, China es uno de los principales países que invierten en proyectos de este tipo, con varios en marcha y en estudio. En Europa, Alemania también cuenta con algunos proyectos, aunque sin demasiados resultados por ahora, entre otras cosas porque "este tipo de tecnologías requiere varios años de planificación, de ingeniería y de entrada en funcionamiento".
En Portugal, el principal obstáculo no es económico, sino regulatorio.
"Hasta la fecha, que yo sepa, no existe una legislación específica que permita implantar proyectos de este tipo en Portugal. Todo lo que hay bajo nuestros pies pertenece al Estado, es de todos nosotros, y por tanto tiene que existir una regulación específica para este tipo de tecnología, igual que ya la hay para el almacenamiento de dióxido de carbono", indica el investigador.
"Incluso si una empresa, audaz y con intención de invertir, quisiera realizar un trabajo de estudio para posteriormente poner en marcha un piloto y llegar a la fase de producción, sin una ley no es posible hacerlo. (...) Aquí hay una barrera efectiva que no permite a las empresas en Portugal iniciar ni siquiera un estudio mínimamente sólido".
En Portugal, según el investigador, falta conocer a fondo el impacto de la tecnología en el consumo energético a escala nacional. "Podemos pensar que, si en una determinada localidad podemos reducir en cinco, diez o 15 % el consumo de gas natural durante la noche, qué impacto tendría eso a nivel local o incluso nacional", explica, y subraya que el país cuenta con una amplia área geológica con mucho potencial.
"Conociendo la geología, y hablamos en un primer análisis de una franja que va de Lisboa hasta Aveiro, la llamada cuenca lusitánica, que reúne todo un conjunto de rocas con potencial para servir de reservorio. Hablamos de una zona inmensa y, al mismo tiempo, de una de las áreas más industrializadas del país, con una fuerte implantación de energía eólica, solar e incluso hidráulica, es decir, con disponibilidad de energía para alimentar este proceso".
Con los estudios realizados hasta el momento, desde el punto de vista de la sostenibilidad ambiental, Ricardo Pereira considera que la "metodología tiene recorrido". Podría incluso convertirse en una solución para la red energética y, con una serie de compromisos, "quizá dentro de diez años, si todo va bien, tengamos proyectos de aire comprimido en funcionamiento, ayudando a gestionar la red y a reducir los problemas ligados a la energía de forma asequible, con costes razonables", defiende.