Problema:

En la actual transición a la energía verde y renovable como sustitución a la quema de combustibles fósiles existe un gran inconveniente: la generación de energía renovable no es constante.

Destaca la ausencia de un sistema de almacenamiento a gran escala, barato, fiable y duradero.

• Los más comunes actualmente son:
  • Baterías de litio y derivados: que tienen un alto coste de ≈150kWh utilizan materiales escasos y altamente contaminantes, además de su incapacidad de uso a gran escala.
  • Hidroeléctrica: Cuenta con un muy alto coste de inversión inicial, es poco modular y afecta a la fauna y cauces fluviales.

Por ello, existe una gran disparidad entre la producción, la demanda y el consumo de energía, esto conlleva que:

• Cuando hay excedencia de energía y baja demanda y consumo: desperdicio de energía.
• Cuando hay escasez de producción y alta demanda: se sigue dependiendo de la quema de combustibles fósiles para suplir.

Todo esto supone un crecimiento del coste de la energía masivo y unas pérdidas monetarias estimadas de 2.9 billones de dólares.

Solución:

Por esto hemos diseñado un sistema de almacenaje por diferencial de energía potencial que se añade a los aerogeneradores Off-Shore.

Consiste en un conjunto de 17 masas que en total pesan 4879 toneladas ajustado con Arquímedes, estas másas están colgando mediante cadenas marinas a 3 conjuntos de bobinas, motores, multiplicadoras y electrónicas de potencia en la parte superior del flotador del aerogenerador. Reconvertimos secciones de 20 metros de torres de aerogeneradores antiguos como encofrado para las masas de hormigón armado y las mecánicas de estos aerogeneradores antiguos también son reusadas. De esta forma liberamos puntos de viento de alto valor para la instalación de nuevas y más eficientes máquinas y damos una segunda vida a componentes que sino serían desechados. El resto de materiales son comunes y no contaminantes, como el acero o el hormigón.

La finalidad de este sistema es estabilizar el flujo de salida de energía de los aerogeneradores Off-Shore y cubrir todos los periodos de no producción. Es una optimización de los aerogeneradores Off-Shore para aumentar su disponibilidad, esta modificación da al operador una versatilidad mucho mayor.

• Cuando hay excedencia de energía y baja demanda y/o consumo: Se utilizan las excedencias para subir los pesos con los motores.
• Cuando hay escasez de producción y alta demanda: Se sueltan los pesos que bajan y generan energía con la mecánica.
• El sistema también cubre los curtailments, mantenimiento, almacenamiento extra para la red y se puede utilizar para el trade-off.

Se aprovecha la gran profundidad del mar 600 metros y el excedente de flotación de los aerogeneradores Off-Shore, también se añade una redirección en el centro de gravedad que funciona como una orza reduciendo el momento flector.

Esta batería puede almacenar alrededor de 7 MWh. La batería puede suplir la falta de energía del aerogenerador durante 1h.

La ventaja de esta batería es que se puede ciclar indefinidamente sin perder rendimiento, esta batería está pensada para durar alrededor de 30 años, durante este tiempo se habría necesitado 5 baterías de litio equivalentes.

(Como se modifica el flotador)

El precio final de este sistema es de 2.1 millones de €, representando solo un incremento del 4.2% sobre el precio del aerogenerador de 10Mw dónde se instala.  El precio final del sistema es de ≈300€/ Kwh contando instalación, transporte, electrónica de potencia, gastos de infraestructura y diseño.