La subida de los precios de la luz, los problemas de suministro de gas procedente de Rusia y Argelia, la atropellada llegada del coche eléctrico para combatir la contaminación en las ciudades… son noticias que nos encontramos cada día en los medios de comunicación.
Los retos energéticos y medioambientales a los que se enfrentan los países, están sirviendo de acicate a empresas e instituciones para investigar formas más eficientes de gestionar la energía.
En esas anda Toyota, que recientemente ha anunciado la construcción en Japón de un sistema de almacenamiento energético de gran capacidad. Será el mayor del mundo en utilizar la técnica de gestión energética conocida como “de barrido”, y que presenta numerosas ventajas frente a los sistemas actuales. La de mayor impacto, la posibilidad de aprovechar las baterías recicladas de vehículos eléctricos de todo tipo.
Almacenamiento energético para alimentar a una ciudad de tamaño medio
Para este proyecto, Toyota se ha asociado con JERA, una joint-venture de algunas de las principales empresas energéticas de Japón. JERA había surgido en 2015 como respuesta a los problemas que plantean las plantas nucleares (principalmente desde el terremoto de Fukushima de 2011) y térmicas (que en Japón se han ido quedando obsoletas). Y en 2018 se iniciaron las conversaciones con Toyota, que como líder en la fabricación de vehículos electrificados, podía guiar un nuevo proyecto de gestión energética a gran escala.
Para este proyecto de almacenamiento de gran capacidad, se ha buscado una ciudad de tamaño medio y bien conectada que sirviera de modelo para replicar el sistema a futuro. La escogida ha sido Yokkaichi, de 300.000 habitantes y a 4 horas de Tokio, y donde JERA cuenta con una importante central térmica de ciclo combinado.
El sistema de almacenamiento que Toyota ha construido en sus instalaciones cuenta con una capacidad de 1.260 kWh y una potencia de 485 kW. Estará conectado a la red eléctrica a través del sistema de distribución de Chubu Electric, uno de los socios de JERA y suministradora de la ciudad. Toyota tiene la intención de proveer hasta 100.000 kWh de electricidad con almacenamientos energéticos de este tipo hacia mediados de la década.
Función de “barrido” para reutilizar baterías de diferentes tipos
Uno de los principales objetivos del proyecto es poder aprovechar las baterías recuperadas de vehículos eléctricos de todo tipo, desde híbridos auto-recargables hasta cien por cien eléctricos o de pila de combustible de hidrógeno. Pero al igual que ocurre con otras cuestiones del coche eléctrico (puntos de carga eléctrica, baterías intercambiables, etc.), una de las principales barreras es la falta de estándares tecnológicos, ya no solo entre fabricantes, sino también entre modelos de una misma marca.
Por ello, Toyota Central R&D Labs (instituto de investigación del fabricante nipón) ha desarrollado para su sistema la función “Sweep” o “Barrido”, que permite usar baterías con diferentes rendimientos, capacidades y niveles de deterioro. Las baterías son conectadas en serie y el sistema controla la descarga de forma libre, pudiendo abrir y cerrar el flujo eléctrico en cuestión de microsegundos.
Otra ventaja del sistema de barrido es que permite usar los inversores de corriente que ya incorporan las propias baterías (recordemos que la electricidad debe convertirse de CC a CA y viceversa para su uso). Gracias a ello, Toyota prescinde de sistemas de acondicionamiento de energía (PCS), necesarios en otros sistemas de almacenamiento energético, y que pueden suponer el 20% del coste total de la instalación.
Almacenamiento energético responsable y sostenible
Prescindiendo de los PCS, también se evitan las pérdidas de energía asociadas a la conversión CC/CA (principalmente calor generado y gastos residuales). También permite utilizar las baterías recicladas al máximo de su capacidad (teniendo en cuenta su propia degradación). Optimizar la eficiencia del sistema y aprovechar al máximo los recursos existentes, son la gran prioridad de este proyecto.
No en vano, la clave está en reciclar y reaprovechar las baterías, pero haciéndolo de la manera más responsable y sostenible. Tanto Toyota como JERA son conscientes de la creciente demanda de baterías de almacenamiento (sean para vehículos o no) y, por tanto, de materiales raros como litio, cobalto, níquel, etc. Por eso, ambas empresas están trabajando en un proceso de bajo impacto ambiental que incluya la recogida de baterías, su reutilización y el aprovechamiento de todos los materiales.
También será importante la fuente de la energía que se almacene en estos sistemas. Aunque el de Yokkaichi esté instalado en un central térmica, el almacenamiento de barrido cobra mayor sentido con fuentes renovables. Al igual que muchos hogares con paneles solares acumulan energía limpia para cuando no brilla el sol, un sistema de gran capacidad puede hacer lo mismo en una planta fotovoltaica o parque eólico.
Toyota pone el foco en el suministro eléctrico sostenible de los hogares
El almacenamiento de electricidad a gran escala se presenta como uno de los puntos claves para lograr la sostenibilidad energética en el futuro. Toyota, que ya cuenta con una importante experiencia en materia de movilidad ecológica, ha ampliado su compromiso a todos los ámbitos de la sociedad con proyectos como Woven City. El sistema de almacenamiento de barrido es su propuesta de mayor escala, pero no es la única.
El fabricante japonés también nos mostraba el año pasado su sistema de baterías domésticas O-Uchi Kyuden. Utilizando tecnología que ya podemos encontrar en sus vehículos, cada unidad (de apenas un metro de altura) ofrece una capacidad nominal de 8,7 kWh y una potencia de 5,5 kW. Todo ello bastaría para abastecer de energía a un hogar medio, además de servir como punto de carga directa para vehículos eléctricos.
Toyota también ha desarrollado un sistema de cartuchos de hidrógeno que, si bien están diseñados para impulsar vehículos, también sirven para suministrar energía al hogar. Recordemos que el hidrógeno es un vector energético, y en cierta forma puede utilizarse para “almacenar” electricidad de fuentes renovables. Cada cartucho de hidrógeno, de unos 5 kilos de peso, equivalen a 3,3 kWh de energía en un sistema de pila de combustible.
Con un objetivo similar se ha desarrollado el sistema de baterías intercambiables de Toyota. En principio también está pensado para impulsar vehículos eléctricos, principalmente flotas para reparto, y no para alimentar hogares. Sin embargo, no hay ninguna limitación técnica para que cumplieran esa función, ni por supuesto que puedan cargarse con paneles fotovoltaicos, sirviendo así de almacenamiento.
Como vemos, cada vez son mayores las propuestas de almacenamiento eléctrico para afrontar los retos energéticos en los próximos años. Pero el sistema de barrido que propone Toyota es el de mayor escala, y que da respuesta además a uno de los mayores problemas del coche eléctrico (el reciclaje de baterías). Solo sabremos si es viable con el paso del tiempo, pero el hecho de que haya empresas que lo intenten, supone ya de por sí un éxito.
