Hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo
La hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo ( PSH ), o almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo ( PHES ), es un tipo de almacenamiento de energía hidroeléctrica utilizado por los sistemas de energía eléctrica para equilibrar la carga . El método almacena energía en forma de energía potencial gravitatoria del agua, bombeada desde un depósito de menor elevación a una mayor elevación. La energía eléctrica excedente de bajo costo fuera de las horas pico se usa típicamente para hacer funcionar las bombas. Durante los períodos de alta demanda eléctrica, el agua almacenada se libera a través de turbinaspara producir energía eléctrica. Aunque las pérdidas del proceso de bombeo hacen que la planta sea un consumidor neto de energía en general, el sistema aumenta los ingresos al vender más electricidad durante los períodos de máxima demanda , cuando los precios de la electricidad son más altos. Si el lago superior recoge lluvias significativas o es alimentado por un río, entonces la planta puede ser un productor neto de energía a la manera de una planta hidroeléctrica tradicional.
La hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo permite que la energía de fuentes intermitentes (como la solar , la eólica ) y otras energías renovables, o el exceso de electricidad de fuentes continuas de carga base (como el carbón o la energía nuclear) se ahorre para períodos de mayor demanda. [1] [2] Los embalses utilizados con el almacenamiento por bombeo son bastante pequeños en comparación con las represas hidroeléctricas convencionales de capacidad de potencia similar, y los períodos de generación suelen ser inferiores a medio día.
El almacenamiento por bombeo es, con mucho, la forma de almacenamiento de energía de red de mayor capacidad disponible y, a partir de 2020, la base de datos de almacenamiento de energía global del Departamento de Energía de los Estados Unidos informa que PSH representa alrededor del 95% de todas las instalaciones de almacenamiento rastreadas activas en todo el mundo, con un capacidad total instalada de rendimiento de más de 181 GW , de los cuales alrededor de 29 GW están en los Estados Unidos, y una capacidad total de almacenamiento instalada de más de 1,6 TWh , de los cuales alrededor de 250 GWh están en los Estados Unidos. [3] La eficiencia energética de ida y vuelta de PSH varía entre el 70 % y el 80 %, [4] [5] [6] [7] y algunas fuentes afirman hasta el 87 %. [8]La principal desventaja de PSH es la naturaleza especializada del sitio requerido, que necesita tanto altura geográfica como disponibilidad de agua. Por lo tanto, es probable que los sitios adecuados se encuentren en regiones montañosas o montañosas, y potencialmente en áreas de belleza natural, lo que hace que los PSH sean susceptibles a problemas sociales y ecológicos. Muchos proyectos propuestos recientemente, al menos en los EE. UU., evitan áreas muy sensibles o escénicas, y algunos proponen aprovechar las ubicaciones de "campos baldíos", como las minas en desuso. [9]
En momentos de baja demanda eléctrica, el exceso de capacidad de generación se utiliza para bombear agua al embalse superior. Cuando hay mayor demanda, el agua se devuelve al depósito inferior a través de una turbina , generando electricidad. Los conjuntos de turbina/generador reversibles actúan como una unidad combinada de bomba y generador de turbina (generalmente un diseño de turbina Francis ). [10] La operación de velocidad variable optimiza aún más la eficiencia de ida y vuelta en las plantas hidroeléctricas de bombeo. [11] [12] En aplicaciones micro-PSH, se podría implementar un grupo de bombas y Pump As Turbine (PAT) respectivamente para las fases de bombeo y generación. [13]La misma bomba podría usarse en ambos modos cambiando la dirección y la velocidad de rotación: [13] el punto de operación en el bombeo generalmente difiere del punto de operación en el modo PAT.
En los sistemas de circuito abierto, las plantas puras de almacenamiento por bombeo almacenan agua en un depósito superior sin entradas naturales, mientras que las plantas de retrobombeo utilizan una combinación de almacenamiento por bombeo y plantas hidroeléctricas convencionales con un depósito superior que se reabastece en parte con entradas naturales de un arroyo o río. Las plantas que no utilizan almacenamiento por bombeo se denominan plantas hidroeléctricas convencionales; Las plantas hidroeléctricas convencionales que tienen una capacidad de almacenamiento significativa pueden desempeñar un papel similar en la red eléctrica que el almacenamiento por bombeo al diferir la producción hasta que se necesite.
