Un nuevo sistema de almacenamiento cinético

Esta transformación se produce a través de una máquina eléctrica que funciona como motor o como generador dependiendo de si la transferencia de potencia se realiza desde la red al volante o viceversa. Junto a las baterías y los ultracondensadores, los volantes de inercia (denominados comúnmente flywheels) son una de las tecnologías con más posibilidades en aplicaciones industriales y energéticas como sistema de almacenamiento rápido (altas potencias durante periodos de tiempo cortos o medios).

Las principales ventajas que presentan son: que se pueden alcanzar elevados niveles de densidad de potencia y energía; que el coste total no crece linealmente con el nivel de potencia y energía como ocurre, por ejemplo, en el caso de las baterías; que el número de ciclos de carga y descarga durante su vida útil es muy elevado; que la respuesta de potencia es muy rápida; y que la potencia y la energía pueden ser seleccionadas independientemente.

Desde 1999 el CIEMAT ha trabajado en el desarrollo de la tecnología de sistemas de almacenamiento cinético en las áreas de diseño, fabricación y experimentación con volantes de materiales compuestos (planta de fabricación y ensayo en el Centro de Desarrollo de Energías Renovables CEDER-CIEMAT, en Soria), desarrollos de electrónica de potencia, control avanzado, caracterización de prototipos e integración en la red eléctrica. En 2001 se inició un proyecto para el desarrollo de volantes de alta velocidad aplicados a instalaciones eólico-diésel aisladas (Proyecto SEDUCTOR).
Entre 2003 y 2004 se desarrolló para ADIF (Administrador de Infraestructuras Ferroviarias) una solución basada en volantes de inercia metálicos destinada al alisado de consumos eléctricos en líneas de Alta Velocidad (Proyecto ACE2). En 2006 el CIEMAT participó de forma muy activa en un proyecto que duraría hasta 2010, denominado Sistemas Avanzados de Almacenamiento de Energía (SA2VE), dentro de la convocatoria de Proyectos Singulares y Estratégicos (PSE). A través de distintos subproyectos se abordó el estudio de varios aspectos de la tecnología de almacenamiento cinético desde el punto de vista del control y la mejora de eficiencia, considerando como aplicaciones los edificios sostenibles, los sistemas de alimentación ininterrumpida y el transporte ferroviario.

Por ejemplo, dentro del subproyecto destinado a esta última, se desarrolló un sistema de almacenamiento para estabilizar la tensión de la catenaria y recuperar la energía procedente del frenado de los trenes en líneas de cercanías con catenaria de continua. Actualmente, ese sistema se encuentra en operación en una subestación ferroviaria de (ADIF) en Madrid, donde se integra con otros sistemas de gestión energética que incluyen generación solar fotovoltaica y recarga de vehículos eléctricos, en cuyo desarrollo también ha participado el CIEMAT.

Consecuencia del creciente interés despertado por la tecnología de los volantes de inercia, no sólo en el sector del transporte sino también en el sector de la generación de energía, y teniendo en cuenta el amplio recorrido tecnológico que tiene por delante y la cantidad de aplicaciones donde puede resultar una solución interesante, el CIEMAT ha apostado por continuar con la investigación en este tipo de dispositivos. Fruto de ello ha sido la siguiente generación de volantes de inercia que se ha denominado ACEBO (Almacenador Cinético de Energía de Bajo Coste), que consigue hacer el sistema más eficiente, reduce el coste en materiales, integra la electrónica de potencia y el control dentro del dispositivo a modo de una “batería mecánica” y consigue un diseño modular que permite dar la dimensión adecuada a una aplicación concreta.

Actualmente la Unidad de Ingeniería Eléctrica del CIEMAT está trabajando en la integración final de los elementos de instrumentación del dispositivo y en la caracterización del mismo, lo cual permitirá determinar la aplicación para la que resulta idóneo. Entre las aplicaciones posibles podrían estar: la reducción de oscilaciones de potencia y la regulación de frecuencia en redes eléctricas débiles, especialmente en las que tienen generación distribuida basada en energías renovables.