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Con tanques en el fondo del mar y uso de la presión natural del agua, proyecto intenta transformar aire comprimido en una forma de almacenar energía renovable por largos períodos.
La carrera por sistemas capaces de guardar energía por muchas horas dejó de ser solo una discusión técnica y pasó a integrar los planes de expansión de las redes eléctricas con más fuentes renovables.
A medida que la generación solar y eólica crece, empresas y centros de investigación buscan alternativas para almacenar excedentes de electricidad cuando hay producción por encima de la demanda y devolverlos a la red en momentos de menor generación.
Es en este escenario que la startup israelí BaroMar desarrolla una solución instalada en el fondo del mar, basada en aire comprimido y tanques rígidos de concreto y acero.
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La página actual de la empresa describe el proyecto PROTEAS como una iniciativa de primera configuración, con 3 MWh de almacenamiento y duración de 10 horas, mientras comunicados anteriores de la consultoría Jacobs citaban un piloto de 4 MWh frente a Chipre.
En diciembre de 2024, BaroMar y el Cyprus Institute anunciaron una asociación para instalar y probar la tecnología en la instalación PROTEAS, en Chipre, con reservorios sumergidos a cerca de 100 metros de profundidad.
El sistema intenta responder a una limitación de las fuentes renovables intermitentes: la diferencia entre el momento en que la energía es generada y el período en que es consumida.
Cuando hay exceso de electricidad en la red, el equipo usa esa energía para comprimir aire y enviarlo a tanques instalados en el mar.
Luego, cuando la demanda aumenta, el aire regresa a la superficie y mueve equipos de generación.
La tecnología aún está en fase de demostración.
Antes de la asociación anunciada con el Cyprus Institute, la consultoría Jacobs había sido contratada por BaroMar para desarrollar el proyecto preliminar de un piloto submarino de almacenamiento de larga duración frente a la costa de Chipre.
Según Jacobs, la meta del piloto es alcanzar eficiencia de ida y vuelta de hasta 70%.
Este indicador mide la proporción de la energía almacenada que puede ser recuperada tras el ciclo completo de compresión, almacenamiento y generación.
La consultoría también informó que el proyecto exige levantamientos geofísicos, geotécnicos y batimétricos, además de estudios de viabilidad y licenciamiento.
Cómo funciona la batería submarina de aire comprimido
El principio usado por BaroMar forma parte de los sistemas de almacenamiento de energía por aire comprimido, conocidos por la sigla CAES, de “compressed air energy storage”.
En esta tecnología, la electricidad excedente alimenta compresores, que empujan aire hacia reservorios.
En otro momento, ese aire es liberado para accionar una turbina o un expansor conectado a un generador.
La diferencia propuesta por la startup está en el entorno de almacenamiento.
En proyectos terrestres, el aire comprimido suele depender de cavernas subterráneas, formaciones geológicas adecuadas o tanques capaces de soportar alta presión interna.
En el modelo submarino, la presión natural del agua ayuda a equilibrar la presión del aire dentro del reservorio.
Esta configuración puede reducir la exigencia estructural de los tanques en comparación con reservorios instalados en tierra, según la lógica presentada por la empresa.
Como la presión externa de la columna de agua actúa sobre la estructura, el tanque no necesita resistir solo la diferencia entre el aire comprimido en el interior y la presión atmosférica del lado de afuera.
En el ciclo de almacenamiento, los tanques comienzan llenos con agua de mar.
Cuando hay energía excedente, compresores instalados en tierra envían aire por tuberías hasta los reservorios sumergidos.
El aire desplaza el agua hacia fuera del tanque y permanece comprimido por la presión hidrostática del ambiente.
Para recuperar la energía, el proceso ocurre en sentido inverso.
El agua entra nuevamente en el reservorio y empuja el aire de vuelta por la tubería.
En la superficie, este flujo pasa por un sistema de recuperación térmica y por equipos de expansión que accionan un generador eléctrico.
Tanques en el fondo del mar usan lastre de piedras
El diseño descrito por BaroMar prevé tanques rígidos instalados en el lecho marino, con estructuras de concreto y acero mantenidas sumergidas por lastres.
La empresa cita el uso de jaulas con piedras para ayudar a estabilizar los reservorios y evitar que la flotación del aire comprimido desplace el conjunto.
En los conceptos de mayor profundidad, la tecnología se presenta para operación entre 200 y 700 metros bajo la superficie.
Cuanto mayor la profundidad, mayor la presión hidrostática disponible para comprimir el aire.
Esta relación física es el punto central del sistema, ya que el mar pasa a funcionar como parte del mecanismo de almacenamiento.
El proyecto en Chipre, sin embargo, parte de una configuración más superficial.
De acuerdo con el Cyprus Institute, los tanques del centro PROTEAS serían posicionados a cerca de 100 metros de profundidad, conectados a la infraestructura terrestre por una tubería flexible para transporte de aire.
La instalación en tierra sería responsable por los sistemas de compresión, expansión, control y conexión eléctrica.
La opción por reservorios estáticos también diferencia la propuesta de otras ideas de almacenamiento submarino que usan membranas, bolsas flexibles o estructuras móviles.
En el caso de BaroMar, la empresa afirma que busca reducir restricciones geológicas y ampliar las posibilidades de instalación en áreas costeras con profundidad adecuada.
Almacenamiento de energía renovable por larga duración
Redes eléctricas con alta participación de energía solar y eólica necesitan lidiar con variaciones de producción a lo largo del día, de la semana y de las estaciones.
La generación solar depende de la incidencia de luz, mientras que la generación eólica varía según las condiciones de viento.
Esta oscilación crea demanda por sistemas capaces de absorber excedentes y devolverlos cuando la producción cae.
Siemens Energy, que actúa en el sector de almacenamiento por aire comprimido, afirma que el avance de la energía solar y eólica aumenta la necesidad de soluciones de larga duración para equilibrar la variabilidad de la generación renovable.
El Departamento de Energía de los Estados Unidos también clasifica el almacenamiento por aire comprimido entre las rutas tecnológicas evaluadas para aplicaciones de larga duración, incluyendo sistemas con reservorios subterráneos y tanques sumergidos.
Baterías de iones de litio son usadas para compensar variaciones de corto plazo y estabilizar redes en intervalos menores.
Para períodos más largos, otras tecnologías disputan espacio, entre ellas hidroeléctricas reversibles, almacenamiento térmico, baterías de flujo y sistemas de aire comprimido.
La elección depende de costo, lugar de instalación, vida útil, tiempo de respuesta y capacidad de operación continua.
BaroMar posiciona su tecnología en este segmento de almacenamiento de larga duración.
La propuesta apunta a aplicaciones como integración de fuentes renovables, balanceo de red, desplazamiento de carga y oferta de capacidad adicional en momentos de mayor demanda.
Estas aplicaciones son descritas por la empresa como usos potenciales para sistemas instalados cerca de áreas costeras.
La proximidad con el litoral es un factor relevante para la idea, porque parte significativa de la población mundial y de la infraestructura energética está en regiones costeras.
Aun así, la aplicación depende de condiciones locales específicas, como profundidad, relieve submarino, licenciamiento ambiental, conexión a la red eléctrica y viabilidad de instalación de los equipos en tierra y en el mar.
Proyecto en Chipre evalúa viabilidad de la tecnología
El proyecto en Chipre debe servir para observar cómo el sistema se comporta fuera de un ambiente puramente conceptual.
La propuesta involucra tanques rígidos en el fondo del mar, tuberías de aire, compresores, equipos de expansión, sistemas térmicos y controles de operación.
Cada uno de estos componentes necesita funcionar de forma integrada para que el ciclo de almacenamiento sea eficiente.
Según Jacobs, el desarrollo exige estudios sobre las condiciones del fondo marino, la profundidad, el comportamiento del suelo submarino y las exigencias de licenciamiento.
Estos levantamientos son necesarios porque la instalación de tanques en ambiente marino involucra riesgos técnicos diferentes a los encontrados en proyectos terrestres.
Entre los desafíos están corrosión, salinidad, corrientes, incrustación biológica, inspección remota, mantenimiento, seguridad de las tuberías e impactos sobre el ecosistema local.
Estos factores no impiden la investigación, pero necesitan ser evaluados antes de una eventual ampliación a escala comercial.
El Cyprus Institute informó que el proyecto será integrado a sistemas de recuperación y almacenamiento de calor.
En sistemas de aire comprimido, el control térmico es importante porque la compresión calienta el aire, mientras que la expansión reduce su temperatura.
La recuperación de parte de ese calor puede contribuir a mejorar la eficiencia del ciclo.
Batería submarina aún está en fase de demostración
La idea de BaroMar combina elementos conocidos de la ingeniería, como aire comprimido, presión hidrostática, reservorios rígidos y generación eléctrica por expansión de gases.
La etapa actual, sin embargo, aún busca comprobar si esta combinación puede operar con fiabilidad, costo competitivo y baja necesidad de mantenimiento en el ambiente marino.
El anuncio con Jacobs, en 2024, apuntaba a un piloto de 4 MWh frente a Chipre.
La página actual de BaroMar presenta el PROTEAS como un proyecto de 3 MWh y 10 horas de almacenamiento, lo que indica una actualización de configuración en relación al material inicial divulgado sobre el piloto.
Luego, en diciembre del mismo año, la asociación con el Cyprus Institute indicó una configuración de investigación en el centro PROTEAS, con tanques a cerca de 100 metros de profundidad.
Hasta la verificación pública disponible, no se encontró confirmación segura de entrada en operación comercial del sistema.
Si las pruebas confirman los parámetros divulgados por la empresa y los socios técnicos, las baterías submarinas de aire comprimido podrán ser evaluadas como una alternativa entre las soluciones de almacenamiento de larga duración.
El resultado dependerá de costos reales de instalación, eficiencia operativa, licenciamiento, durabilidad de los tanques y posibilidad de replicación en otras regiones costeras.
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