Almacenamiento de energía con hielo, baterías “fresquitas” para los sistemas de refrigeración en países de clima cálido

El hielo es un sistema de almacenamiento de energía que cada vez se emplea más en sistemas de refrigeración de países de clima cálido. En las horas de menos demanda de electricidad, es decir, a altas horas de la madrugada, el agua se congela y se almacena en un tanque aislado que se usará después para enfriar el agua u otros refrigerantes de aire acondicionado.

Almacenar energía con hielo es una tecnología que está pensada para sistemas de aire acondicionado y aparatos refrigerantes. Se almacena la energía por la noche, cuando la generación de electricidad es más limpia, eficiente y menos costosa, y se suministra esa energía durante el día.

La tecnología por países

Se estima que en Estados Unidos ya se está utilizando hasta un GW de almacenamiento de hielo para reducir el consumo de energía máxima en las zonas más cálidas del país, mientras que en muchos países de Asia lo utilizan cada vez más para guardar hielo.

China ha desarrollado cientos de proyectos de almacenamiento de hielo desde la década de los 90. El Pabellón de China de Shanghai utiliza una combinación de bombas de calor y de almacenamiento de hielo para proporcionar aproximadamente 160 días de refrigeración de un año. En Pekin, el almacenamiento de hielo se ha ahorrado más de un millón de euros al año en el gasto de electricidad para el International Financial Centre, mientras que el edificio de la Corporación Petroquímica China donde se encuentran las oficinas y los laboratorios de investigación ha compensado en más de un tercio su demanda eléctrica pico mediante el uso de almacenamiento de hielo.

En Japón, en el Campus Tokio Sanyo de la Universidad Denki de Tokio ha utilizado el hielo y tanques de agua líquida para el almacenamiento de energía desde 2012. Financiado por su Ministerio de Infraestructura, Transporte y Turismo, el proyecto emplea 400 m3 de tanques de almacenamiento de hielo que están unidos, a su vez, a 690 m3 de tanques de almacenamiento de agua para congelarla lo que produce electricidad aún más barata en horario valle; el hielo se funde, posteriormente, para satisfacer las necesidades de refrigeración. Si bien el objetivo principal del proyecto es de reducir las emisiones de CO2 en el campus asociado al consumo de energía, también tiene como objetivo aumentar la eficiencia energética y reducir la demanda pico de electricidad.

Funcionamiento de la tecnología

La demanda de energía durante el día del aire acondicionado suele suponer entre el 40 y el 50% del consumo eléctrico total de un edificio. Con el sistema de almacenamiento de energía con hielo se pueden conseguir una reducción promedio de 12 kW de la producción eléctrica equivalente la demanda máxima durante un mínimo de 6 horas diarias.

Pero ¿cómo funciona? Según la empresa Ice Energy, hay que pensar en el hielo como si fuera una batería para el sistema de aire acondicionado. Sólo que ésta está más “fresquita” porque está hecha de hielo.

En su forma más básica, estas baterías consisten en un gran tanque de almacenamiento térmico que se conecta directamente a la parte superior del sistema de aire acondicionado de la azotea existente de un edificio.

La unidad de almacenamiento de energía con hielo funciona en dos modos básicos, enfriando el hielo y cargando hielo, para almacenar la energía de refrigeración por la noche, y entregándolo en forma de energía el día siguiente.

Durante el modo de carga de hielo, un sistema de carga autónomo puede congelar 1,7 m3 de agua en un tanque aislado bombeando refrigerante a través de una configuración de bobinas de cobre en su interior. El agua que rodea a estas bobinas se congela y se convierte en hielo. La unidad de condensación después se apaga, y el hielo se almacena hasta que se necesita la energía de refrigeración.

Como las temperaturas diurnas suben, el consumo de energía del aire acondicionado aumenta junto con ella, empujando a la red a los niveles máximos de demanda. Durante ese pico, el tanque de hielo, completamente cargado durante la noche anterior, cambia al modo de enfriamiento con hielo.