Cómo estos 24

Esta startup podría resolver un problema central con las energías renovables.

El primer sistema de almacenamiento por gravedad a gran escala de Energy Vault está en construcción en China y debería estar terminado en junio.

Imagínese un ladrillo gigantesco, lleno de tierra comprimida. Tan grande como una camioneta pero, con 24 toneladas, unas cinco veces más pesado. Un ascensor impulsado por paneles solares o turbinas eólicas lo eleva a más de 300 pies por el costado de un enorme edificio. Un carrito lo guarda en su interior, pero no está solo. Un sistema automatizado levanta y almacena cientos de ladrillos más, como caramelos Pez gigantes, mientras brilla el sol y sopla el viento.

Ahora imaginemos el sistema de control del edificio bajando esos cientos de ladrillos uno por uno, haciendo girar generadores de energía eléctrica en el proceso. Caen todas las noches justo cuando la demanda de energía alcanza su punto máximo pero la producción de paneles solares se desvanece.

En efecto, el edificio lleno de ladrillos es una batería gigante que almacena energía por gravedad en lugar de química.

¿Pueden los paneles solares ahorrarle dinero?

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Las baterías de gravedad son una solución potencialmente importante a un problema crítico de la revolución de la energía verde: garantizar que la electricidad esté disponible cuando la necesitemos, no sólo durante las épocas en que el sol y el viento la suministran.

Y no es sólo una idea. Con dos sitios en construcción, uno en Rudong, China, justo al norte de Shanghai, y el otro en Snyder, Texas, a unas 250 millas al oeste de Dallas, la startup Energy Vault comenzará a probar seriamente la viabilidad de la tecnología de almacenamiento por gravedad. Un piloto anterior generó 5 megavatios de energía, pero estas dos instalaciones y sus sucesoras esperadas mostrarán si el almacenamiento por gravedad es lo suficientemente económico y eficiente para funcionar a gran escala.

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Puede pensar que colocar paneles solares en su techo ayudará a combatir el cambio climático, pero sin algún tipo de almacenamiento de energía en su hogar o en la red, probablemente dependerá de plantas de energía de carbón y gas que arrojan dióxido de carbono para hacer funcionar las luces de su hogar. , TV y lavavajillas mientras se pone el sol.

Energy Vault probó su tecnología a menor escala en Suiza, donde tiene su sede la empresa de 170 personas. Sus dos sistemas EVx en construcción son mucho más grandes. El sistema chino, construido para la empresa de reciclaje y gestión de residuos China Tianying, se encuentra en un edificio de 400 pies de altura y tendrá una capacidad de almacenamiento de energía de 100 megavatios-hora. Eso es suficiente para abastecer de energía a 3.400 hogares durante un día entero, y el sistema debería estar terminado en junio. El sistema de Texas, en un edificio de 460 pies de altura (pero más estrecho), proporcionará a la compañía eléctrica Enel 36MWh de capacidad.

Los paneles solares y las turbinas eólicas ahora generan energía a un precio más barato que las plantas de carbón y gas natural, lo que las convierte en una opción clara en el intento de reemplazar los combustibles fósiles. Los costos de la energía solar cayeron un 83% entre 2009 y 2023 y los costos de la energía eólica cayeron un 63% durante el mismo período, según el seguimiento de la firma de asesoría de inversiones y gestión de activos Lazard. Pero en muchas partes del país, los nuevos paneles solares a menudo simplemente suministran un exceso de energía durante el mediodía, sin ayudar por la noche.

El desajuste entre la producción y el uso de energía es responsable de la infame "curva de pato", un gráfico con forma de pájaro que muestra que la disparidad aumenta con cada año que pasa. Esa disparidad dificulta que las empresas de servicios públicos se ajusten a los rápidos cambios en la demanda y significa que fuentes alimentadas por combustibles fósiles como las "plantas de pico" de gas natural suministran energía por las noches.

"Si alguna vez vamos a dejar cada vez más de combustibles fósiles y reemplazarlos con generación renovable que sea intermitente, la única forma de resolverlo es el almacenamiento", dijo el director ejecutivo de Energy Vault, Robert Piconi.

Energy Vault no está solo. Otra startup, Gravitricity, ha construido un sistema de demostración de 250 kilovatios y está planeando un sistema más grande de 4 MW a 8 MW en un pozo de mina no utilizado.

El almacenamiento por gravedad es sólo una forma de suavizar las ráfagas de energía eólica y solar. Las baterías grandes como los Tesla Megapacks (versiones a escala industrial de las mismas baterías que alimentan su teléfono o vehículo eléctrico) son cada vez más comunes en la red eléctrica. La "bombeo hidroeléctrico", una forma más antigua de batería por gravedad que bombea agua a un depósito cuesta arriba y luego genera energía cuando fluye cuesta abajo, se ha utilizado durante décadas pero está atrayendo un nuevo interés. Otros métodos incluyen llenar cámaras subterráneas con aire comprimido, almacenar hidrógeno que luego alimenta las celdas de combustible y desarrollar diferentes tipos de baterías, como baterías de zinc y baterías de flujo.

El sistema EVx de Energy Vault eleva estos ladrillos de 24 toneladas a cientos de pies para luego recuperar esa energía potencial bajándolos cuando se necesita energía. Los ladrillos están hechos de tierra comprimida con una matriz de polímero y se transportan dentro del sistema mediante un carro colocado debajo de los ladrillos.

El costo será un factor importante para determinar qué tecnología de almacenamiento prevalecerá, incluida la fabricación inicial y las operaciones continuas.

"Al final del día, todo se reducirá al precio", dijo Selene Law, analista de energía de la firma consultora Cleantech Group. Y en el caso del almacenamiento por gravedad, persisten las dudas sobre el costo total, dijo.

De hecho, un estudio del Departamento de Energía de EE. UU. de 2022 concluyó que el almacenamiento de energía por gravedad es relativamente costoso en instalaciones más pequeñas. Donde resulta más económico es en sistemas de alta capacidad que generan energía durante períodos de tiempo relativamente largos: 10 horas o más.

Energy Vault no ha revelado el costo de los dos sistemas en construcción, pero está de acuerdo en que la tecnología ofrece ventajas para las necesidades de energía de larga duración.

La longevidad es un factor de coste durante la vida útil de la planta. Las baterías pierden capacidad con el uso, de la misma manera que su teléfono no funciona por tanto tiempo después de un par de años de propiedad, pero los componentes de almacenamiento por gravedad, como poleas y generadores, se pueden mantener.

"La clave de nuestra propuesta de valor es la falta de degradación del medio de almacenamiento", afirmó Marco Terruzzin, ingeniero mecánico y director de productos comerciales de Energy Vault. "Ofrecemos una garantía del sistema de al menos 35 años".

Aunque Energy Vault solo ha dado sus primeros pasos para demostrar el valor de la tecnología, dos clientes han llegado a la conclusión de que vale la pena pagar por ella hoy. Y el sistema de 100 MWh en China es sólo el primero allí, dijo la compañía. El país espera financiar otros 4 GWh a 6 GWh de capacidad más adelante, un aumento de 40 a 60 veces la planta inicial.

El sistema de almacenamiento EVx por gravedad de Energy Vault es un edificio rectangular gigante que funciona en gran medida de forma automática. Así es como funciona.

Cada uno de los ladrillos en el corazón del sistema mide 3,5 por 2,7 por 1,3 metros (aproximadamente 11 por 9 por 4 pies) y pesa 24 toneladas métricas. Están hechos de 99% de tierra comprimida con un poco de agua y una mezcla de polímeros para estabilizarla usando una receta de la empresa mexicana de materiales de construcción Cemex. Son 2,4 veces más densos que el agua y aproximadamente igual que el hormigón.

El primer sistema de almacenamiento de energía a gran escala basado en la gravedad de Energy Vault en Rudong, China, tiene cientos de pies de altura.

Los ladrillos se almacenan uno al lado del otro dentro del edificio, como fichas de dominó apretadas. Antes de subirlos o bajarlos, un sistema de carro levanta cada ladrillo y lo lleva hasta el ascensor.

Los ladrillos se encuentran en los ocho niveles superiores del edificio para almacenar energía y descienden a los ocho niveles inferiores correspondientes para generar energía. Cada ladrillo, que desciende a 1,9 metros por segundo (6,23 pies), produce alrededor de un megavatio, dijo Terruzzin. Eso es suficiente para alimentar 2.000 refrigeradores.

Una vez que cada ladrillo llega al fondo, se transfiere robóticamente al sistema de carro y se mueve hacia el centro del edificio.

Hacer el edificio más largo, con vías de tranvía más largas, significa que se pueden almacenar más ladrillos para más horas de generación de energía. Hacer que el edificio sea más ancho y con más ascensores significa que el sistema puede generar una tasa de energía máxima más alta.

En cuanto a la eficiencia, Energy Vault garantiza que los sistemas EVx generarán al menos el 80% de la energía necesaria para levantar los ladrillos y moverlos, incluidos factores como la fricción. Esa eficiencia general es comparable a la del sistema hidráulico de bombeo.

La clave para el negocio de Energy Vault es el sistema de control que decide cuándo y dónde colocar los ladrillos para un almacenamiento óptimo e incluso una producción de energía.

"Mientras desaceleramos uno en la parte inferior, el siguiente se está cargando y comenzando a acelerar", dijo Bill Gross, director ejecutivo de Idealabs y cofundador de Energy Vault, en la conferencia Techonomy Climate en marzo.

La producción máxima será de 25MW en el sistema de China y de 18MW en el sistema de Texas.

Energy Vault se decidió por su diseño actual después de evaluar varias otras opciones: grava en carros, agua en tanques, bloques de concreto colgados de grúas.

El EVx está diseñado para superar los problemas con esos diseños. Es resistente a la intemperie, lo que significa que los ladrillos, por ejemplo, no se mojan ni se mueven.

Energy Vault no está poniendo todos sus huevos de almacenamiento de energía en la canasta de gravedad. Un contrato con Pacific Gas and Electric de California podría dar como resultado un sistema para alimentar la ciudad de Calistoga durante hasta 48 horas con una combinación de pilas de combustible de hidrógeno y baterías. Los sistemas híbridos con gravedad y almacenamiento en baterías también tienen sentido, ya que las baterías pueden responder muy rápidamente al aumento o disminución, dijo Terruzzin.

Con las plantas de Energy Vault entrando en producción, este año deberíamos empezar a tener una mejor idea de qué tan bien funciona realmente el almacenamiento por gravedad. "Este será un año crucial para Energy Vault", dijo Law de Cleantech Group. "La prueba estará en el pudín."

La empresa no es rentable y reporta una pérdida neta de 78 millones de dólares para 2022 sobre unos ingresos de 146 millones de dólares. Y sus acciones se han desplomado un 89% durante el último año, un destino que sufrieron muchas empresas emergentes debido a problemas económicos e inversores escépticos.

Sin embargo, Piconi de Energy Vault está convencido de que la empresa está en el camino correcto para hacer que el almacenamiento de energía sea más económico.

"La energía eólica y solar son mucho más baratas que los combustibles fósiles ahora... El problema es que el almacenamiento suele ser entre 10 y 15 veces mayor", dijo Piconi. "Tenemos que llegar allí".

Corrección, 9:26 am PT : Una versión anterior de esta historia indicaba erróneamente los resultados financieros de 2022 de Energy Vault. Informó una pérdida neta de 78 millones de dólares sobre unos ingresos de 146 millones de dólares.

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