AOG: SISTEMA DE ALMACENAMIENTO TÉRMICO MGTES

El proceso de descarbonización ha sido emprendido por el mundo y nadie lo para, por el
contrario, en los próximos años el proceso se acelerará. Estamos inmersos en
condiciones bioclimáticas que comprometen seriamente la salud de nuestro planeta y las
condiciones de vida como la conocemos. La elevación de la temperatura genera múltiples
fenómenos adversos tales como sequías inusitadas, inundaciones fuera de lo común,
impacto de huracanes devastadores, entre otros.

Por ello y debido a que las necesidades del mundo dependen en gran medida de cubrir
nuestros requerimientos energéticos y éstos, a su vez, han dependido mayormente de la
combustión de combustibles fósiles, los cuáles producen la mayor cantidad de emisiones
a la atmósfera, es que los países han acordado una serie de medidas y metas
encaminadas a detener el incremento de la temperatura del planeta.
De entre los emisores de partículas contaminantes más relevantes se encuentran dos
grandes categorías; por un lado, las fuentes móviles representadas por los automotores
de combustión interna y, por otro lado, las fuentes fijas representadas por procesos
industriales que son generación eléctrica y provisión de calor de proceso industrial
alimentados con combustibles fósiles.

De acuerdo con datos del Global Overview del REN21 para 2020, el verdadero costo para
de los combustibles fósiles se estima en 5.2 billones de dólares, incluidos los costos
estimados por externalidades negativas como es la contaminación del aire, los efectos del
cambio climático y la congestión del tráfico.
En este sentido, se vuelve indispensable pensar en un esquema de sustitución de las
tecnologías convencionales de combustión de combustibles fósiles por otras que eviten o
minimicen su consumo. En este sentido, el desarrollo tecnológico ha dado grandes saltos
en las últimas décadas, de manera que hoy es una realidad la generación de energía
eléctrica de forma rentable mediante el aprovechamiento solar y eólica, además de la
geotermia o la caída de agua, entre otras.

No obstante, pese a la creciente oportunidad de abatimiento de emisiones y mayor
eficiencia de este tipo de tecnologías; existe un reto cada vez más patente en la medida
que crece la penetración de tecnologías de aprovechamiento renovable debido a su
naturaleza variable aunque predecible con un nivel de certeza aceptable.
El reto es cómo hacemos para almacenar energía de manera que sea puesta a
disposición en el momento en que sea demandada y no sólo en el momento en el que el
recurso se encuentra disponible. Al respecto, la innovación tecnológica también ha
generado conocimiento y alternativas rápidamente durante las últimas décadas; de modo
que existen tecnologías de almacenamiento electroquímico, hidráulico, concentración
solar en material sólido particulado, entre otros.

Cada tecnología ofrece características diversas y, por tanto, también servicios diferentes
de respaldo a la red eléctrica o cobertura de requerimientos térmicos. En este sentido, los
sistemas de almacenamiento de larga duración suelen ser muy eficientes para fungir
como una alternativa de respaldo y complementariedad a las alternativas de
aprovechamiento renovable.

De acuerdo con datos del Global Overview del REN21 para 2020; el consumo de energía
en la industria se estima en alrededor del 35% del consumo de energía final y, a su vez,
representa alrededor del 23% de las emisiones de CO2 relacionadas directamente al
sector industrial a nivel global. Asimismo, estima que alrededor del 75% de la energía
utilizada en la industria se destina a usos finales térmicos, incluyendo vapor de proceso
industrial, así como secado y refrigeración, mientras que el 25% restante es para usos
finales eléctricos, incluida la operación de maquinaria e iluminación.
La energía renovable cubre alrededor del 14.5% de la demanda total de energía industrial,
la mayor parte de esta energía renovable se encuentra en forma de calor de baja
temperatura por debajo de los 100o C.

Según datos del Global Overview del REN21, dentro del sector industrial, los subsectores
más intensivos en el uso de energía, es decir, aquellos que tienen requerimientos de
temperaturas altas, también son los que utilizan proporciones de energía renovable más
baja. La bioenergía suministra alrededor del 7% del uso mundial de energía industrial,
mientras que la electricidad renovable (incluida la electricidad para calor) representa un
poco menos y el calor geotérmico y solar térmico tiene proporciones insignificantes.
El uso directo de energías renovables para el calor de procesos industriales se usa en
aplicaciones de baja temperatura ya que se tiene la percepción de una limitante
importante en las tecnologías renovables y la penetración es casi nula en industria con
requerimientos de calor por arriba de los 200o C. No obstante, actualmente existen nuevos
desarrollos tecnológicos que pueden ofrecer estas temperaturas de manera eficiente y
competitiva.

Ejemplo de estas nuevas tecnologías es el sistema de almacenamiento térmico MGTES
de la empresa Magaldi Power de origen italiano, la cual ha desarrollado un sistema de
almacenamiento de corta y larga duración con un esquema de funcionamiento y
operación eficiente y barato, además de contar con todos sus componentes de fácil
acceso y cien por ciento reciclables. 

El viaje STEM® comenzó en 2010 y ya en 2012 se puso en marcha un prototipo piloto en
las instalaciones de la Fábrica Magaldi en Buccino (Salerno, Italia), logrando un hito
importante en el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía escalables,
asequibles y de alto rendimiento. En 2016 se puso en marcha una planta de demostración
industrial adicional en Sicilia y ha estado funcionando con éxito desde entonces. Las
capacidades y la eficacia de las soluciones se probaron exhaustivamente durante miles
de horas de funcionamiento sin problemas.

El sistema MGTES - Magaldi Green Thermal Energy Storage desarrolla una tecnología de
acumulación basada en un lecho de arena fluidizado (Energy from the sand), alimentado
exclusivamente por energía renovable. El sistema puede cargarse con exceso de energía
eléctrica y térmica, logrando almacenarla por un intervalo que va desde 4 a más de 10
horas hasta semanas (Long Duration Energy Storage) con pérdidas muy limitadas, y
luego descargarla en forma de vapor o aire caliente cuando el sol y el viento no están
disponibles. De esta forma, el sistema permite almacenar energía renovable cuando hay
excedentes y liberar energía térmica verde para consumo industrial, equilibrando el
desequilibrio existente entre oferta y demanda y ayudando a estabilizar la red.
Quizá una de las mayores ventajas que ofrece el sistema de almacenamiento MGTES -
Magaldi se encuentra en la gran flexibilidad contenida tanto en su funcionamiento como
en su operación siendo posible su carga mediante calor proveniente de plantas térmicas
de todo tipo, incluso calor residual; mientras que también permite que su sistema de
descarga se realice mediante la entrega de calor ya sea, como se ha dicho, en forma de
vapor o aire a muy altas temperaturas y, mediante el apoyo de una turbina, también es
posible la entrega de energía eléctrica firme y confiable.

Por otro lado, la carga del sistema puede realizarse mediante su conexión a la red
eléctrica obteniendo con ello los mejores precios de generación durante las horas de
mayor producción renovable (solar y/o eólica) para luego ser puesta a disposición en el
momento que sea necesario a pesar de no ser coincidente con la producción renovable y,
adicionalmente, la carga puede provenir directamente del aprovechamiento solar si el
sistema va acompañado a un sistema de concentración solar mediante la instalación de
un campo de helióstatos, con lo cual se tiene como resultado una planta de generación de
energía térmica o eléctrica con respaldo del sistema de almacenamiento de Magaldi que
es denominado STEM-CST o CSP.

Al respecto, la tecnología de almacenamiento de Magaldi es una eficiente alternativa
como apoyo a los sistemas eléctricos y, sobre todo, como una herramienta para cubrir los
requerimientos térmicos de la gran industria y, mejor aún, en sitios con alta penetración de
tecnologías renovables y alta radiación solar. Entre otras, las industrias que se identifican
como idóneas se encuentran la minera, cementera, química, alimentaria, productoras de
papel, procesos de desalinización y tratamiento de salmuera, así como cualquier industria
con requerimiento constante de calor de alta temperatura.
El sistema de fluidización de arena tiene importantes ventajas: gran capacidad de
almacenamiento térmico (hasta del orden de GWh); alta eficiencia térmica; tiempos de
respuesta rápidos; sin impacto ambiental gracias al uso de materiales naturales.
La tecnología ha alcanzado una alta madurez tecnológica (TRL7) y actualmente se está
construyendo el primer módulo industrial en el sitio de producción de Magaldi en Salerno,
sur de Italia, que pronto estará abierto a las visitas de las compañías energéticas
internacionales.

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica cobran aún más importancia si
tenemos en cuenta que los procesos industriales dependen en gran medida de la energía
producida por el calor. De uno de los informes mundiales más recientes sobre consumo
de energía (International Energy Agency 2020) se desprende, por ejemplo, que alrededor
del 74% de la demanda energética de la industria se utiliza para producir calor y vapor y
que el 90% de esta energía proviene de fuentes como como carbón, petróleo y gas. La
posibilidad de garantizar una producción totalmente sostenible de procesos industriales de
alto consumo energético vinculados a la producción de calor es también por ello, uno de
los retos centrales hacia la descarbonización.

La calidad y el compromiso en la investigación y desarrollo de tecnologías orientadas a la
sostenibilidad ambiental han marcado el camino para el ingreso de Magaldi Green Energy
como Proveedor de Tecnología en el prestigioso LDES Council - Long Duration Energy
Storage Council, creado por McKinsey. Nacido en Glasgow, Escocia, con motivo de la
COP26 - última Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, el LDES
Council cuenta entre sus afiliados a empresas como Breakthrough Energy, fundada por
Bill Gates, y está a la vanguardia en la promoción de soluciones, tecnologías y políticas encaminadas a lograr la neutralidad en carbono. El Consejo ya ha hecho público su
primer informe anual sobre la necesidad de almacenamiento de energía a largo plazo
para alcanzar el objetivo de cero emisiones de carbono y producción 100% renovable:
https://www.ldescouncil.com/publication/
Gracias a su innovador sistema de almacenamiento, MGTES neutraliza la intermitencia de
la energía solar y eólica, lo que le permite capturar el exceso de energía y liberarla según
sea necesario. Sin duda, MGTES representa una de las alternativas de apoyo concreto al
proceso de transición energética en el momento justo en el que el mundo entero requiere
acelerar el paso.
La coyuntura también es importante ya que las constantes crisis que enfrentamos, ya sea
por efecto de la pandemia de COV-19 o por el reciente conflicto armado en Europa
oriental, muestran lo relevante que resulta la autosuficiencia en materia energética y lo
necesario del aprovechamiento de los recursos renovables dispuestos por la naturaleza lo
que, además, permite mitigar de manera significativa el riesgo que implica la inestabilidad
en los precios y disponibilidad de suministros como el petróleo, carbón y el gas natural.