A pesar de su relativo bajo coste, el almacenamiento de la energía térmica ha tenido hasta ahora menos notoriedad que otros modos de almacenamiento de energía, por ejemplo, baterías eléctricas. 

Existen distintas razones que explican el hecho. Por un lado, el almacenamiento térmico ha tenido que competir con una fuente de calor, el gas natural, extremadamente barata hasta hoy en día, que hacía económicamente poco atractiva cualquier otra solución más sostenible de suministro de energía térmica. Por otro lado, y posiblemente como consecuencia de lo anterior, no existe todavía una industria de almacenamiento térmico bien establecida, lo que ha limitado y limita todavía su impulso.

Sin embargo, las tornas están cambiando. La voluntad política de descarbonizar todos los sectores de actividad contribuirá notablemente a ello. En el sector eléctrico, la descarbonización pasa por aumentar sustancialmente la parte de renovables (ej. PC y eólica) en la red, que conlleva la necesidad de mejorar la flexibilidad de esta última. A este respecto, el almacenamiento térmico cobra un interés particular por el potencial que ofrece de almacenamiento masivo de energía a bajo coste. 

Hay proyectos ya en marcha a nivel europeo, especialmente en Alemania, para reconvertir las centrales de carbón que se van cerrando en sistemas de almacenamiento de energía en red. La idea de base es sencilla, consiste en reemplazar la caldera de carbón de la central por un sistema de almacenamiento térmico, que se carga por efecto ‘Joule’ mediante energía eléctrica y que produce electricidad, con el bloque de potencia ya existente, durante su descarga.

En España, hay también numerosas plantas de ciclo combinado de muy baja rentabilidad económica debido a su reducido número de horas de funcionamiento. 

Dotar a estas plantas de un sistema de almacenamiento térmico tendría el doble beneficio de aumentar su rentabilidad, por un lado, y de aportar flexibilidad adicional a la red, por otro. Cabe igualmente mencionar las centrales de concentración solar, ya dotadas de sistemas de almacenamiento, que, en solitario o hibridadas con plantas fotovoltaicas, son sistemas de generación de electricidad altamente flexibles.   

Asimismo, el almacenamiento térmico es un complemento imprescindible para aumentar el rendimiento de las centrales de almacenamiento de aire comprimido (A-CAES). En los sectores residencial, terciario e industrial, la electrificación del calor será una de las palancas principales de descarbonización. También aquí, el almacenamiento térmico está llamado a jugar un papel relevante. 

Por ejemplo, se prevé que el uso de bombas de calor dotadas de capacidad de almacenamiento térmico crezca de forma exponencial en un futuro próximo. Las bombas de calor son una tecnología altamente eficiente en la conversión de energía eléctrica en energía térmica (COP > 3-5) que, provistas de almacenamiento térmico, pueden, además, desplazar a voluntad la demanda y dotar así a la red eléctrica de un recurso adicional de flexibilidad, siguiendo un esquema en el que las dos partes, red y consumidor, salen beneficiados. 

No hay que olvidar tampoco el potencial que ofrece España de descarbonización mediante el uso directo de la energía solar térmica, que, siendo de naturaleza intermitente, necesita igualmente del soporte de sistemas de almacenamiento térmico para su buen funcionamiento.

En resumen, el objetivo de descarbonización suscitado por la llamada crisis climática representa una oportunidad para consolidar y desarrollar tecnologías de almacenamiento térmico con claras perspectivas de negocio. Esto probablemente alentará la creación de una industria de baterías térmicas, hoy poco relevante, que es necesaria para que esta forma de almacenar energía despegue y contribuya de forma efectiva a la sostenibilidad del sistema energético.

Las tecnologías de almacenamiento térmico que dominan actualmente el mercado son las llamadas tecnologías de almacenamiento por calor sensible. Reposan en un principio simple de funcionamiento en el que el sistema se carga/descarga calentando/enfriando un líquido, por ejemplo, agua o sales fundidas o un sólido como rocas, hormigón, cerámicas, sólidos de desecho, etc. 

Tienen a su favor que son tecnologías maduras y de relativo bajo coste. Sin embargo, presentan el inconveniente de una baja densidad energética, que deriva en grandes volúmenes de almacenamiento y que no todas las aplicaciones pueden soportar. Además, tienen niveles de pérdidas térmicas que las hacen inviables en aplicaciones de almacenamiento a largo plazo, como es el caso del almacenamiento estacional de la energía solar.

Para superar esas deficiencias, la comunidad científica trabaja desde hace tiempo en formas alternativas de almacenamiento de la energía térmica. Se han conseguido, en estos últimos años, grandes avances en el campo del almacenamiento termoquímico, en el que la energía térmica se almacena y restituye por medio de reacciones termoquímicas reversibles, generalmente sólido-gas. 

En aplicaciones de calefacción residencial, en el que el progreso ha sido mayor, ofrecen ya la posibilidad de un almacenamiento mucho más compacto que el de los tanques clásicos de agua con, además, un nivel de pérdidas térmicas reducidísimo. Abren igualmente una perspectiva interesante de transporte de calor sin pérdidas a media-larga distancia, que favorecería la simbiosis entre sectores que producen calor residual, como el industrial, y consumidores de calor, contribuyendo así a la mejor eficiencia global del sistema energético. Son, sin embargo, tecnologías cuyos costes de inversión resultan todavía excesivamente altos.

En una posición intermedia en relación con la compacidad, las pérdidas térmicas y los costes, se encuentran las tecnologías de almacenamiento por calor latente, que aprovechan los cambios de fase de la materia, por ejemplo, fusión-solidificación para almacenar energía, haciéndolo además de manera casi isoterma. A este respecto, han sido muchos los materiales de cambio de fase que se han propuesto y estudiado, abarcando un amplísimo rango de posibles temperaturas de trabajo y numerosos los demostradores ya existentes. 

Sin embargo, son tecnologías que no terminan de penetrar en el mercado porque no pueden competir en coste con las tecnologías por calor sensible ya implantadas, siendo cuello de botella en la reducción del coste la necesidad de intercambiadores de calor con altas superficies de intercambio. 

En este sentido, creo que la apuesta científico-tecnológica del CIC energiGUNE resultará determinante. CIC energiGUNE está inmerso en el desarrollo de una tecnología de almacenamiento térmico pionera, que concilia compacidad con competitividad. Reposa sobre nuevos materiales que experimentan cambios de fase en estado sólido, en lugar de transformaciones sólido-líquido, permitiendo así, eliminar el uso de intercambiadores de calor. Los costes específicos de almacenamiento resultan de este modo comparables, e incluso inferiores a los de las tecnologías actuales, a la vez que se reducen significativamente los volúmenes de almacenamiento. 

Se trata, en definitiva, del equivalente térmico de las baterías en estado sólido que busca el sector de la movilidad como alternativa disruptiva a las baterías actuales de electrolito líquido.

Otro tema, conexo al del almacenamiento térmico, en el que también se han producido avances sustanciales en estos últimos años, es el de las bombas de calor a alta temperatura. Aunque todavía queda camino por recorrer, serán en el futuro un vehículo fantástico para mejorar la eficiencia energética de la industria, así como un elemento clave para su descarbonización por vía de la electrificación del calor.

Euskadi, siendo una región fuertemente industrializada, es terreno propicio para el impulso de las energías verdes. El BRTA agrupa una serie de centros de investigación y centros tecnológicos de reconocido prestigio en sus respectivos ámbitos de especialización, que conjuntamente podrían afrontar los retos de generación de conocimiento y de desarrollo de tecnologías disruptivas que reclama urgentemente el ámbito de la energía. Representa un ecosistema de ciencia y tecnología de gran calado, con un amplísimo abanico de competencias y de relaciones perennes con la industria local.

Son numerosas las posibilidades que el conjunto de centros ofrece en relación con aspectos clave para contribuir a contener la crisis climática o a paliar otras que se avecinan, como son la del agua, la de los residuos y la de los materiales críticos, a las que contribuye igualmente el sistema energético actual. 

La diversidad y complementariedad de los centros del BRTA es extraordinaria. Abarca, sin ser exhaustivos, el desarrollo y fabricación avanzada de nuevos materiales, la propuesta de procesos industriales innovadores, de nuevos métodos de gestión y valorización de residuos, el desarrollo de tecnologías verdes de la energía, la gestión inteligente de redes y sistemas complejos, el tratamiento masivo de datos, la robótica, etc. 

Se caracteriza, además, por un buen equilibrio entre investigación básica, investigación aplicada e ingeniería, que son ingredientes necesarios para que la transición energética resulte exitosa. Confluyen además en el BRTA disciplinas que discurren a veces sin dialogar entre ellas y que, reunidas bajo un mismo techo, podrían ser fuente de saltos disruptivos en el ámbito de la energía. Por ejemplo, desarrollos tecnológicos exitosos todavía no imaginados, podrían resultar del diálogo fructífero entre ciencia de materiales, nanotecnologías, ingeniería química, electrónica, robótica, computación avanzada, etc. y biología y ecosistemas naturales.  

CIC energiGUNE colabora regularmente con la mayoría de los centros del BRTA. En el ámbito del almacenamiento térmico, me gustaría destacar la relación cordial y fructífera que mantenemos desde hace años con Tekniker, así como la colaboración relativa a la valorización de residuos de acerías con otros centros. 

Con la apertura del área de investigación “Tecnologías del hidrógeno”, que se suma a las ya existentes en almacenamiento de energía, CIC energiGUNE espera extender y profundizar su relación con los otros miembros del BRTA.