Almacenamiento de energía: Central Hidroeléctrica de Bombeo

En los últimos años mi interés por conocer todo lo relacionado con la producción y gestión de la energía ha ido a más, ahora casi siempre estoy buscando cosas nuevas que aprender o simplemente intento mantenerme al día sobre dicho sector. Un tema que tenía pendiente, y que me creaba una cierta curiosidad, era saber cómo se almacena la energía.

He hecho varios amagos por leer sobre el tema pero casi siempre terminaba leyendo sobre otros temas, al final ha sido a principios del mes de octubre cuando he tenido la oportunidad de ponerme al día gracias a una jornada organizada por la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (Fenercom). En este jornada se hablo exclusivamente del almacenamiento de energía y qué tecnologías se están utilizando para conseguir un mayor éxito en dicho almacenaje. Tanto las presentaciones de los ponentes como la guía que me dieron me han ayudado a tener una base y poder profundizar en el tema de una forma más centrada.

Guia_almacenamiento_energia
 

Partiendo de que uno de los grandes problemas a los que se enfrentan los sistemas de suministro energético es la dificultad (y el coste) de almacenamiento energético durante los periodos de baja demanda, los grandes productores han buscando la forma de almacenarla para después utilizarla durante los picos de demanda. Algunas de las tecnologías que se están utilizando son:

  • Centrales hidroeléctricas reversibles o de bombeo
  • Vehículo eléctrico
  • Materiales de cambio de fase para almacenar la energía térmica
  • Almacenarla en forma de hidrógeno
  • Geotermia
  • Volante de inercia

Cada una de las tecnologías tiene unas características particulares que las hacen adecuadas para unas condiciones u otras pero la que me interesa, y en la que quiero profundizar, es la tecnología de almacenamiento en centrales hidroeléctricas reversibles o de bombeo.

La tecnología de almacenamiento de energía por bombeo es la más madura de todas, se ha utilizado desde los años veinte. Se basa en almacenar energía mediante el bombeo de agua desde un embalse inferior o río hasta un embalse superior. El desnivel adecuado que se debe de dar entre los dos embalses para que dicha tecnología sea eficiente debe de ser de al menos 100 m.

Central de bombeo
Central hidroeléctrica de bombeo / Fuente: UNESA

El bombeo del agua del embalses inferior al superior se da en las horas valle, es decir por la noche, de esta forma se utiliza la energía sobrante para hacer funcionar la turbina y así subir el agua y almacenar la energía. Durante el día, cuando la demanda de electricidad es mayor, la central actúa como una central hidroeléctrica convencional, el agua del embalse superior cae por la galería de conducción hasta la central donde se encuentra el generador y los transformadores que pasar la energía mecánica a energía eléctrica que a su vez es transportada a los hogares e industrias por las líneas de transporte.

Hay dos tipos de centrales de bombeo según su funcionamiento:

  • Centrales de bombeo puro: en este caso es necesario bombear previamente el agua desde la presa inferior hasta la superior, para posteriormente producir energía eléctrica.
  • Centrales de bombeo mixta: en estas centrales se puede producir energía eléctrica con o sin bombeo previo. Cuando hay excedentes de agua la central funcionará como una central convencional, teniendo la posibilidad también de almacenar energía mediante bombeo desde la presa inferior a la superior.

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El almacenamiento de energía por medio de bombeo tiene unas ciertas ventajas y desventajas que son:

Ventajas:

  1. Eficiencia de almacenamiento de energía del 70%
  2. Requiere bajo mantenimiento
  3. Solución de larga duración

Inconvenientes:

  1. Limitaciones geográficas
  2. Elevado coste de la instalación hidráulica y de los equipos hidráulicos, eléctricos y cañerías
  3. Elevado coste en redes de transporte o distribución
  4. Fuerte impacto ambiental por la construcción de las presas

Esta tecnología está muy extendida al ser una de las formas de almacenamiento más consolidadas, podemos encontrar proyectos de almacenamiento de energía por bombeo en China, Japón, Estados Unidos y en algunos países europeos. En el caso de España existen más de 24 centrales hidráulicas de bombeo:

  • 16 de bombeo mixto con una potencia instalada de 2.500 MW
  • 8 de bombeo puro, con una potencia total de 5.000 MW. Algunas de las centrales más destacables son, la central La Muela I en el río Júcar con una potencia instalada de 628 MW y la reciente inaugura La Muela II, también situada en el río Júcar.

En el caso de La Muela II, construida en Cortes de Pallás (Valencia), destacar que es la Central Hidráulica más grande de Europa con un depósito de 23 Hm3 y una potencia de 840 MW, si sumamos a esta potencia la de La Muela I dan un total de 1.468 MW, capaz de atender la demanda eléctrica de cerca de medio millón de hogares al año. La energía que se utiliza para bombear el agua en La Muela II procede de la Central Nuclear de Cofrentes. En el siguiente video podéis ver dónde está la instalación y cual es su funcionamiento.

Los sistemas de almacenamiento de energía son muy importantes porque además de permitir almacenar la energía de cualquier sistema de generación permiten la integración de las energías renovables. La tecnología que tiene un mayor beneficio de estos sistemas de almacenamiento es la energía eólica, el almacenamiento permite resolver la mayoría de los problemas ligados a la generación eólica.

Con esta breve explicación del almacenamiento de energía podéis comenzar a investigar sobre un tema tan interesante como es el almacenamiento de la energía. Espero que os haya despertado la curiosidad.

Hasta la próxima!!

14 comentarios sobre “Almacenamiento de energía: Central Hidroeléctrica de Bombeo”

  1. ¿Esta tecnología se puede aplicar a sistemas en hogares? Lo que me viene a la mente es un sistema al que se describe, pero aprovechar energía solar durante el día para subir agua a un sistema y luego dejarla caer durante la noche.

    1. Hola Jorge,

      En primer lugar gracias por leer el post. En relación a la consulta que planteas decirte que desconozco que se pueda aplicar el almacenamiento de energía por bombeo en hogares.

      Sí que es verdad que gracias a la energía obtenida de las placas solares se puede almacenar el agua pero lo que no te sé decir es qué sistema para el hogar se puede utilizar para convertir el flujo de agua en energía.

      A pequeña escala se podría intentar, si al final te animas a hacer algún experimento nos cuentas.

      Siento no poderte ayudar más.

      Un saludo

    2. Hola Jorge, hasta ahora no he encontrado almacenamientos de energía domestica de este tipo y esto se debe al generador donde su eficiencia aumenta con la carga por lo que se necesitaría grandes volúmenes de agua para un proyecto rentable. Auque, tu pregunta es muy encaminada ya que la bomba que hace subir el agua funciona con electricidad y mediante los paneles solares u otro tipo de energia renovable se le puede suministrar la corriente y así la producción de energía sería totalmente limpia, pero como ya había mencionado hasta ahora la produccióon es a gran escala . Saludos y espero haberle ayudado

    3. Jorge, en este momento se ha desarrollado un proyecto de energía por bombeo a pequeña escala, tipo industrial, y con excelentes resultados
      William luna
      Colombia

  2. Buenas, muy buen aporte, quisiera saber si hay estudios de factibilidad para incorporar un sistema de bombeo a una planta hidroeléctrica ya existente??. Entiendo que las variables son muchas y depende de muchos factores pero la consulta es si se ha llegado a hacer algo así? Gracias

    1. Hola Marcial,

      En primer lugar gracias por leer el post y me alegro que te haya gustado. En relación a tu comentario he estado buscando información y no he encontrado ningún documento que indique si es factible la incorporación de un sistema de bombeo a una central hidroeléctrica ya existente y cómo se debería hacer.

      Desde mi punto de vista creo que sí se podría realizar si las características del salto de agua son las adecuadas, hablo desde el desconocimiento técnico al no ser ingeniera. Te comento esto porque en España hay varias centrales hidroeléctricas reversibles, aunque hay que considerar que estas fueron proyectadas desde un principio para generar energía y almacenarla. Algunas de estas centrales hidroeléctricas reversibles que podemos encontrar en la península son la Central de Estany-Gento Sallente (Lérida), la Central del Tajo de la Encantada (Málaga) o la Central de Aguayo (Cantabria).

      Marcial siento no poderte ayudar más con tus dudas.

      Un saludo

  3. ¿No hay nada sobre los beneficios que tiene la utilización del bombeo para el sistema eléctrico?
    ¿Sabes las ventajas?

    1. Hola Miguel,

      He estado buscando algo más de información sobre los beneficios que tiene la utilización del bombeo para el sistema eléctrico y lo único que he encontrado es lo que pongo en el post.

      La ventaja de utilizar el sistema de bombeo y posterior liberación del agua para generar energía eléctrica se basa en conseguir que la producción eléctrica sea constante. Cuando la demanda de energía está por encima de la producción se deja caer el agua almacenada en el embalse superior y de esta forma la energía que se produce al liberar el agua se suma a la que se produce con regularidad por medio de otras tecnologías. La suma de todas estas fuentes de energía consigue que la producción eléctrica cubra las necesidades de los usuarios y así no sufren interrupciones del servicio. Como puedes ver Miguel el almacenamiento por bombeo es un apoyo para el sistema eléctrico.

      En el momento que la demanda eléctrica baja se deja de soltar el agua almacenada. El siguiente paso sería volver a almacenar agua por bombeo cuando la demanda de electricidad sea más baja que la producción y así quedaría preparado el embalse superior para cuando sea necesario.

      Sobra decir que si alguno/a de los que leéis el post quiere dar otro punto de vista lo puede dejar en los comentarios sin problema, así aprendemos todos.

      Un saludo Miguel y espero haberte ayudado algo

  4. Mario VK

    Ciertamente me anoto con tu comentario , pero esto tiene que ver con eficiencia de uso de la infraestructura de que dispone España y ciertamente una buena forma de usar los excedentes nocturnos es guardarlos para las horas de mayor consumo ,
    Seguramente sabrás que una central nuclear no es posible detenerla no seguir las demandas que varían hora a hora , esto sin duda postergara la construcción de una central de potencia equivalente en otro lugar .

    me alegra que vsotros esteis en esta

  5. Esto no tiene ninguna ventaja ecológica (Aunque no dudo que la tenga en la economia especulativa de las compañias eléctricas).
    Vamos a ver, la gracia de la energia hidroelectrica, es que es la propia energía solar la que hace subir el agua que se deposita en las cuencas de la presa, es una energía totalmente limpia, porque la fuente de combustible es natural, transmite su energía constantemente, queramos o no. Sin embargo si utilizamos la energia de la red eléctrica, que es mayoritariamente termica (de quemar materias organicas) para hacer ascender el agua, lo único que estamos haciendo es el canelo (puesto que la ley de la termodinámica prohibe sacar ningún beneficio de este proceso. Es más, se necesita mucha más energía para hacer ascender ese agua de la que ese mismo agua va ha producir en su descenso. Entonces, dentro de la idea de que construir una presa es bastante dañino para el ecosistema inundado, con esta tecnología ya pierde todo su sentido de energía limpia. Esto es una simple máquina para especular con la energía y todo por no querer hacer una buena gestión de la misma.
    Y lo mismo digo de los coches eléctricos. Contaminarán más que uno de gasolina mientras que las centrales que los recargan sean termicas, puesto que hay una gran perdida de energia hasta que esta llega al coche.
    Así que cuando la energía para recargar pantanos y coches sea 100% renovable, esta tecnologá será relativamente beneficiosa, pero por el momento solo sirve para quemar más carbón y para ocupar un valioso nicho ecológico.
    Saludos!!

    1. Hola Mario,

      En relación a tu comentario decirte que estoy de acuerdo contigo en que la mejor forma de utilizar esta tecnología es aprovechar las energías renovables que como bien dices son totalmente limpias.
      Gracias por el comentario y por dejar tu punto de vista.

      Un saludo

    2. Pero, no utilizamos mas energia de la que no gastamos, en sintesis la energia usada para elevar el agua hasta guardarla como energia potencial, es la energia que, si no la usaramos se desperdiciaria (porque las centrales nucleares no pueden apagarse), habria una especulación malociosa si usaramos energia extra, como si aparte de conectar tu pc conectaras tuovil, en este caso conectamos el movil en vez de la pc (porque si no, esa energía se desperdiciaria)
      Saludos

    3. Aquí el quid de la cuestión radica en la fuente de la energía eléctrica. No se va a cometer la torpeza de quemar gas o carbón para subir agua a la presa, ese gas o carbón se quemará cuando sea preciso más aporte de electricidad a la red.

      No tiene que ver con fuentes térmicas de generación de energía.

      SÍ QUE TIENE QUE VER con la producción de electricidad en centrales nucleares. Porque una central nuclear no tiene un botón de «ON/OFF». Tiene un régimen de funcionamiento mínimo que no se puede detener, y durante el cual estará produciendo energía eléctrica.

      Si esa electricidad no se consume es cuando viene el gran problema, y es por ello que se pensó en su momento en utilizar esa energía en bombear agua a una presa mediante la cual generar luego electricidad hidráulica. Aunque ya sabemos que en el proceso de bombeo se va a perder mucha energía. Pero es que la otra opción puede ser disipar esa energía mediante calor.

      No obstante, otra posibilidad de aprovechar ese excedente de energía puede ser la producción de hidrógeno y oxígeno (de este último poco se habla cuando se habla de la producción del primero), mediante equipos de electrolisis industrial. Ahí el rendimiento de la operación sería mucho mayor, y mientras se desarrollen nuevas motorizaciones de vehículos que puedan utilizarlo (aunque a mí no me hace especial gracia debido a su alta explosividad), hasta entonces se puede desarrollar una central térmica que utilice el hidrógeno como combustible.

      Las posibilidades son infinitas. Las fuentes alternativas, abundantes. Lo que se requiere (lamentablemente) es que alguna de ellas suponga un chollazo para alguno de por poderes fácticos que controlan este país y lo pongan en marcha.

      Pero lo dicho… no se consume en ese bombeo electricidad procedente de centrales térmicas. Estas sí que tienen el botón «ON/OFF».

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