A unos 600 metros bajo la superficie del océano, en la oscura quietud de la costa de California, una esfera de hormigón del tamaño de una casa pequeña pronto tendrá su momento. Sus paredes deben resistir presiones 77 veces superiores a las que sentimos a nivel del mar. Sin embargo, no tiene habitantes vivos. Su carga no es petróleo ni gas. Es electricidad (o algo así).
Este es StEnSea (energía almacenada en el mar), una nueva y audaz iniciativa que busca resolver uno de los mayores desafíos de la era de la energía limpia: cómo almacenar energía renovable cuando el viento deja de soplar y el sol desaparece.
Una batería gigante hecha de hormigón y agua
El concepto es sencillamente fascinante. Imagina una esfera hueca de hormigón en el fondo marino. Cuando hay exceso de energía disponible —por ejemplo, de un parque eólico marino cercano—, se utiliza para bombear agua de mar fuera de la esfera, creando una atmósfera similar al vacío en su interior. Luego, cuando se necesita energía, se abre una válvula. El agua de mar vuelve a entrar, impulsada por la presión aplastante del océano. Al reingresar, hace girar una turbina que genera electricidad. El proceso es reversible y puede repetirse cientos de veces al año.
En 2017, el Instituto Fraunhofer de Economía Energética y Tecnología de Sistemas Energéticos (IEE) probó este sistema con una esfera de 3 metros de diámetro en el lago Constanza, Alemania. Esta pequeña prueba en agua dulce funcionó. Ahora, el equipo se prepara para probar una versión más grande y mucho más ambiciosa en las aguas profundas del Pacífico, frente a Long Beach, California.
El nuevo prototipo, de unos 9 metros de diámetro y 400 toneladas de peso, se anclará entre 500 y 600 metros bajo el agua. Se espera que entre en funcionamiento a finales de 2026, almacenando hasta 0,4 megavatios-hora de electricidad, suficiente para abastecer una vivienda típica durante dos o tres semanas.
“La prueba de funcionamiento es un gran paso hacia la ampliación de la tecnología”, afirmó el Dr. Bernhard Ernst, director sénior de proyectos de Fraunhofer IEE. “Con la globalización, la demanda de almacenamiento aumentará enormemente en los próximos años”.
La visión final es ambiciosa: imagina campos de esferas de 30 metros que cubran el lecho marino, cada uno capaz de almacenar mucha más energía. Fraunhofer IEE estima un potencial de almacenamiento global de 817.000 gigavatios-hora, suficiente para abastecer a aproximadamente 75 millones de hogares al año.
Convertir el fondo del océano en un banco de energía
En esencia, StEnSea es una variante de un concepto centenario: la hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo. Las versiones tradicionales consisten en bombear agua cuesta arriba a un embalse y luego liberarla cuesta abajo para generar electricidad cuando se necesita a partir de su enorme potencial energético. Sin embargo, estas versiones requieren dos masas de agua a diferentes alturas y grandes extensiones de terreno.
StEnSea intercambia ingeniosamente las laderas de las montañas por las profundidades oceánicas. “Estamos trasladando su principio funcional al fondo marino: allí las restricciones naturales y ecológicas son mucho menores”, explicó Ernst. “Además, es probable que la aceptación ciudadana sea mucho mayor”.
La idea también tiene un lado práctico. Las ubicaciones marinas suelen estar cerca de donde se produce energía renovable, como los parques eólicos. Las esferas submarinas pueden desplegarse en las cercanías sin consumir tierra ni generar oposición pública. El océano profundo se convierte en el reservorio superior y la esfera en el inferior.
La construcción del prototipo refleja esta combinación de ingeniería e innovación. Sperra, una startup estadounidense especializada en impresión 3D de hormigón, construye la enorme esfera en Long Beach. Pleuger Industries, con sede en Miami pero de origen alemán, suministra las bombas submarinas esenciales para el sistema. Una válvula en la parte superior de la esfera permite la entrada o salida del agua de mar. La elegancia de esta tecnología reside en su simplicidad mecánica y en la inmensa presión que proporciona el propio océano.
“Las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son especialmente adecuadas para almacenar electricidad durante varias horas o incluso días”, afirmó Ernst. “Sin embargo, su potencial de expansión es muy limitado a nivel mundial”.
Los análisis SIG realizados por Fraunhofer IEE sugieren lo contrario, al menos para el almacenamiento oceánico. Desde los fiordos de Noruega hasta las costas de Japón, desde la costa este de EE. UU. hasta la plataforma continental portuguesa, el equipo ha cartografiado numerosos sitios ideales: ubicaciones entre 600 y 800 metros de profundidad, donde la presión y la resistencia del hormigón… y los diseños de bombas existentes logran un equilibrio económico.
La eficiencia del sistema —entre el 75% y el 80%— es ligeramente inferior a la del almacenamiento por bombeo tradicional. Sin embargo, se estima que la vida útil de las esferas de hormigón es de 50 a 60 años, y las turbinas y generadores solo necesitan reemplazo cada dos décadas.
La profundidad de la red eléctrica del mañana
Cada esfera individual del diseño actual almacena una cantidad modesta de energía. Sin embargo, la tecnología es escalable. Un parque de seis grandes esferas, por ejemplo, podría generar una capacidad de 120 megavatios-hora y 30 megavatios de potencia, con 520 ciclos al año. Estas instalaciones podrían desempeñar un papel clave en el arbitraje energético (comprando electricidad cuando está barata y almacenándola para venderla cuando sube el precio) o en la prestación de servicios auxiliares para estabilizar una red cada vez más compleja.
El argumento económico es competitivo. Fraunhofer IEE estima el coste en 4,6 céntimos de euro por kilovatio-hora almacenado, con unos gastos de capital estimados en 1354 € por kilovatio de energía y 158 € por kilovatio-hora de capacidad de almacenamiento. Esto es más económico que muchas tecnologías de baterías disponibles actualmente en el mercado y potencialmente menos disruptivo que las grandes presas hidroeléctricas.
Pero quizás la mayor ventaja de StEnSea resida en su potencial de escala. En comparación con los 40 gigavatios-hora de almacenamiento por bombeo disponibles en Alemania, incluso una fracción del potencial global de 817.000 gigavatios-hora podría transformar la gestión de las energías renovables.
Ese tipo de capacidad podría parecer futurista. Pero surgió con una idea en 2011, concebida por el físico Prof. Dr. Horst Schmidt-Böcking y el Dr. Gerhard Luther. Hoy, se está concretando, literalmente.
“Hemos desarrollado una tecnología rentable, especialmente adecuada para el almacenamiento a corto y mediano plazo”, afirmó Ernst. “Con la prueba en la costa estadounidense, damos un gran paso hacia la escalabilidad y comercialización de este concepto de almacenamiento”.
A medida que las naciones se apresuran a descarbonizarse, el desafío ya no es solo cómo generar energía limpia, sino cómo almacenarla. Quizás la solución no esté en la tierra, ni en el litio, ni en las nubes de hidrógeno. Quizás esté esperando en el fondo del océano.
Fuente: ZME Science.