Almacenamiento de energía para la autosuficiencia: los museos son cada vez más independientes de la red

El mundo necesita sistemas de almacenamiento de energíaa medida que avanzamos hacia la electricidad renovable, desde la energía solar y eólica. El sol proporciona a la Tierra más energía en una sola hora que la que la humanidad consume en todo un año. Esto representa una gran oportunidad para las instituciones culturales, organizaciones y entidades relacionadas con la cultura que desean ser más sostenibles. Los museos han comenzado a reconocer y aprovechar este potencial.

El uso del almacenamiento de energía solar ha aumentado significativamente en los últimos años. En 2017, solo el 2,8 % de las instalaciones solares contaban con sistemas de almacenamiento. Esta cifra aumentó al 11,2 % en 2021, y los expertos predicen que alcanzará el 29,3 % en 2025. Actualmente, se comprende que combinar diferentes opciones de almacenamiento ayuda a satisfacer la demanda energética local con instalaciones más pequeñas, reduciendo al mismo tiempo la dependencia de la red eléctrica.

Los museos que buscan la autosuficiencia energética disponen de diversas opciones, desde el almacenamiento en baterías y el almacenamiento térmico hasta soluciones energéticas a largo plazo. Estas tecnologías contribuyen a la consecución de los objetivos de sostenibilidad y ofrecen ventajas prácticas, como menores costes operativos y un suministro energético fiable.

Cómo ha evolucionado el almacenamiento de energía en espacios públicos

En combinación con una construcción ligera, el consumo energético incorporado es mucho menor que en un edificio macizo de ladrillo cocido u hormigón. El consumo total de energía durante la vida útil del edificio es insignificante en comparación con los depósitos y archivos de museos convencionales

explica Tim Padfield, consultor independiente en conservación preventiva, anteriormente en el Museo Nacional Danés.

La experiencia en almacenamiento de energía se remonta siglos atrás a métodos tradicionales como las centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo, que se utilizan en Estados Unidos desde la década de 1920. Si bien el almacenamiento mecánico dominó este campo en el pasado, las tecnologías avanzadas han cambiado drásticamente la situación.

Las soluciones de almacenamiento de energía se han vuelto más accesibles para un público más amplio gracias a la infraestructura pública. Las centrales hidroeléctricas de bombeo siguen siendo la columna vertebral del suministro energético, representando el 95 % del almacenamiento de energía a gran escala. Los sistemas de almacenamiento en baterías han cobrado gran importancia, y la tecnología de iones de litio controla actualmente más del 90 % del mercado mundial de baterías conectadas a la red.

Museos y centros culturales de todo el mundo lideran este desarrollo con iniciativas pioneras. El Museo y Centro Cultural Indígena de California ahora opera un sistema solar de 76,5 kilovatios combinado con un sistema de almacenamiento de baterías de iones de litio de 220 kilovatios-hora. Esta configuración permite que el centro funcione como un almacén frigorífico, brindando refugio a hasta 125 personas durante los cortes de energía.

incorporación de sistemas fotovoltaicos y de almacenamiento de energía solar al Museo Nacional Nórdico respalda su visión de convertirse en un campus alimentado al 100 % por energía solar . Estos sistemas reducen los costos operativos y crean centros para la resiliencia de la comunidad.

En 2017, Estados Unidos generó 4.000 millones de megavatios-hora de electricidad, pero con tan solo 431 MWh de capacidad de almacenamiento, distaba mucho de ser suficiente. Sin embargo, esta brecha se está reduciendo rápidamente, ya que BloombergNEF predice que el uso del almacenamiento de energía crecerá un 27 % anual hasta 2030.

Diseño de un sistema energético autosuficiente para museos

Para ser verdaderamente autosuficientes, los museos necesitan un equilibrio entre la conservación de las obras de arte y las tecnologías energéticas modernas. El mayor reto reside en mantener un estricto control de la temperatura y la humedad de las obras, a la vez que se ofrece a los visitantes un entorno cómodo y acogedor.

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica ofrecen soluciones económicas para el control climático. El Museo de Brusk, en Bélgica, demuestra su eficacia: instaló un sistema de almacenamiento de frío ICEBAT de 1300 kWh que protege las obras de arte incluso cuando fallan los sistemas de refrigeración. El Museo de Descubrimiento de Fort Collins adoptó un enfoque similar con su sistema de almacenamiento de hielo en la azotea. Este sistema produce hielo por la noche, cuando los costos de la energía son bajos, y lo utiliza para enfriar el edificio durante el día.

Los inversores inteligentes desempeñan un papel fundamental al convertir la corriente continua (CC) de los paneles solares en corriente alterna (CA). Estos dispositivos también contribuyen a la red eléctrica con funciones como la regulación de voltaje. Además, los sistemas de almacenamiento de energía a largo plazo (LDES) alimentar instalaciones durante hasta 10 horas, mucho más que las baterías de iones de litio convencionales, que solo duran cuatro horas.

El Museo Infantil de Descubrimiento demuestra lo esencial que puede ser la monitorización en este campo. Utilizaron registradores de datos para controlar los cambios de temperatura y lograron reducir sus costes energéticos en un 48 %. Solo fueron necesarias algunas optimizaciones en su sistema de automatización de edificios.

Los museos que buscan la independencia energética deberían combinar diferentes enfoques. Los expertos sugieren utilizar almacenamiento térmico para la refrigeración, baterías para alimentar luces y aparatos electrónicos, y fuentes de energía renovables adaptadas a las necesidades específicas de cada institución. Esta estrategia integral contribuye a la preservación de las obras de arte, a la vez que ahorra dinero y protege el medio ambiente.

El Museo del Motor de Brisbane alcanza el 90% de autosuficiencia energética

Desde el 16 de junio de 2023, los amantes de los automóviles en Brisbane cuentan con un nuevo y emocionante destino para explorar. El Museo del Automóvil de Brisbane, ubicado en Banyo, es un lujoso centro diseñado específicamente para los aficionados a los coches y las motocicletas. Con una extensión de más de 900 metros cuadrados, el museo alberga una exposición con entre 40 y 60 vehículos. Al igual que una galería de arte, las exposiciones cambian cada tres meses y se centran en una temática específica.

Para garantizar condiciones óptimas para los vehículos recibidos y ofrecer a los visitantes una experiencia confortable en el corazón de Brisbane, diariamente se consume una cantidad significativa de energía para operar los sistemas de aire acondicionado continuo y control de humedad.

Para mitigar los elevados costes de electricidad asociados a estos requisitos, el museo encargó a Springers Solar la instalación de un sistema solar de 100 kW. Para aprovechar al máximo el espacio disponible, el sistema consta de 270 paneles inteligentes SolarEdge de 370 W, estratégicamente ubicados tanto en las secciones inclinadas como en las planas del tejado del edificio. El museo optó por tres inversores SolarEdge trifásicos de 30 kW, reconocidos por su excepcional rendimiento en aplicaciones comerciales.

Gracias a la integración de una capacidad de almacenamiento de energía de 54 kWh, proporcionada por cuatro baterías Tesla Powerwalldiscretamente ubicadas en el interior, el museo alcanza un notable nivel de autosuficiencia mediante el uso de energía solar. Estas baterías no solo garantizan la seguridad del museo, lo cual es fundamental para la conservación de los automóviles y bicicletas del Viejo Mundoexpuestos, sino que también sirven como fuente de energía de respaldo inmediata durante los cortes de luz. Los equipos esenciales seguirían funcionando sin interrupciones, y las baterías compensarían el consumo eléctrico necesario para el control de la temperatura durante la noche.

Al implementar este sistema de energía solar y baterías, el museo reduce significativamente su huella de carbono y su factura de electricidad. Se estima que se ahorrarán 192 toneladas de emisiones de CO₂ al año, previniendo así su liberación a la atmósfera.

Ventajas de la independencia de la red eléctrica

El calor del verano se almacena en el subsuelo y se libera al edificio en invierno. La humedad relativa se reduce en verano mediante la deshumidificación solar y en invierno mediante un aumento de la temperatura

Así lo afirma Tim Padfield en su investigación.

Los museos que logran la independencia energética mediante soluciones de almacenamiento obtienen beneficios que van mucho más allá de su impacto ambiental. Los costos de energía representan una parte importante del presupuesto de un museo y suelen ser el primer o segundo gasto más elevado. El Museo de Ciencias de Minnesota demostró resultados notables, ahorrando más de 300 000 dólares anuales gracias a la implementación de sistemas avanzados de recuperación de calor.

Estos museos autosuficientes energéticamente también desempeñan un papel crucial en situaciones de emergencia. El sistema solar y de almacenamiento del Museo y Centro Cultural Indígena de California permite que el edificio funcione como un refugio refrigerado, protegiendo hasta 125 personas durante los cortes de energía. Esto demuestra cómo las instituciones culturales pueden convertirse en centros neurálgicos para fortalecer la resiliencia de la comunidad.

Los edificios consumen el 35% de la energía mundial, lo que brinda a los museos una oportunidad única para dar ejemplo. Los museos son fuentes confiables de información que pueden educar eficazmente a los visitantes sobre las soluciones climáticas. Ofrecen recorridos de sostenibilidad entre bastidores que muestran todo, desde paneles solares hasta sistemas de ahorro de agua.

Varios programas de financiación en Estados Unidos apoyan estos cambios con subvenciones que van desde $10,000 para la planificación inicial hasta $100,000 para proyectos de implementación. Estas inversiones inteligentes permiten a los museos concentrar sus recursos en sus objetivos educativos y de conservación prioritarios, en lugar de tener que pagar facturas de servicios públicos. El resultado son instituciones que protegen tanto el patrimonio cultural como los recursos ambientales.

En Alemania también programas de financiación para renovaciones energéticamente eficientes e inversiones en sostenibilidad. Desde la perspectiva de un museo, es recomendable realizar una investigación exhaustiva o consultar con un experto al respecto.

equipo de EcoFlow, compuesto principalmente por ingenieros de baterías, ofrece a los lectores interesados ​​una visión general de los aspectos clave del almacenamiento de energía para la vida fuera de la red eléctrica . Se centra especialmente en las tecnologías disponibles, en qué tener en cuenta al elegir una y en cómo garantizar la independencia energética a largo plazo.

La importancia del almacenamiento de energía para una vida autosuficiente

Con un sistema de almacenamiento, puedes usar electricidad siempre que la necesites. Puedes usar la energía solar generada durante el día para iluminar tu casa, alimentar electrodomésticos o cargar tu coche eléctrico por la noche. Esta flexibilidad reduce la dependencia de los hogares de la red eléctrica y garantiza que la electricidad autogenerada se aproveche al máximo.

Otra ventaja es que protege contra cortes de energía. Los sistemas de baterías pueden suministrar energía durante los cortes, garantizando así que siempre haya energía disponible para la iluminación, los electrodomésticos o la calefacción, incluso en zonas sin conexión a la red eléctrica.

Este almacenamiento permite disponer de mucha más energía para el autoconsumo. Quienes generan más energía propia necesitan comprar menos. Esto minimiza la huella de carbono y, a largo plazo, ahorra dinero en la factura de la luz.

métodos de almacenamiento térmico , junto con baterías. Estos almacenan energía térmica para calentar rápidamente agua o edificios. Estos métodos, ya sea que se utilicen con paneles fotovoltaicos o pequeñas turbinas eólicas, ofrecen una solución a largo plazo en zonas con condiciones climáticas adversas.

Diferentes tipos de sistemas de almacenamiento de electricidad

Los sistemas aislados de la red eléctrica requieren un almacenamiento de energía eficiente para guardarla y liberarla cuando sea necesario. Las diferentes tecnologías ofrecen distintas ventajas y aplicaciones.

Baterías: plomo-ácido vs. iones de litio

Las baterías de plomo-ácido son opciones robustas y rentables. Sin embargo, ofrecen una vida útil más corta y menor capacidad que las alternativas más modernas. Para aplicaciones con descargas frecuentes, ofrecen una estabilidad de ciclo limitada y requieren mayor mantenimiento.

Las baterías de iones de litio almacenan mucha energía sin ser pesadas y requieren muy poco mantenimiento. Si bien son más caras, duran más y ahorran dinero a largo plazo. Además, permiten un uso especialmente eficiente del exceso de energía solar, lo que resulta en una menor pérdida de energía.

El almacenamiento de hidrógeno como alternativa

Los sistemas de almacenamiento de hidrógeno utilizan el excedente de electricidad para la electrólisis y la almacenan a largo plazo. Esta tecnología permite una mayor capacidad y es especialmente adecuada para sistemas aislados a gran escala. Una ventaja es su capacidad de almacenamiento a largo plazo, que compensa las fluctuaciones estacionales.

Su instalación requiere tecnología compleja y una mayor inversión. Su uso en el sector privado sigue siendo limitado. Sin embargo, el hidrógeno ofrece potencial para sistemas energéticos sostenibles, especialmente cuando se combina con baterías.

Almacenamiento de energía térmica

Un sistema de almacenamiento térmico funciona básicamente como un termo grande: almacena energía en forma de calor, por ejemplo, en agua caliente. Esto permite abastecer la casa con agua caliente o energía para calefacción, lo cual es invaluable, especialmente en regiones frías.

Los sistemas de almacenamiento térmico son menos adecuados para satisfacer las necesidades de energía eléctrica. Sin embargo, suelen complementar el almacenamiento eléctrico para aumentar la eficiencia general. Estos sistemas facilitan un suministro de calor sostenible e independiente de la red eléctrica.

Seleccionar el sistema de almacenamiento adecuado

Vida útil y rendimiento

Con una vida útil de hasta 10 años y una alta estabilidad de ciclo, las baterías de iones de litio son una opción confiable. Los intervalos de reemplazo se reducen al mínimo. Al mismo tiempo, las bajas pérdidas de carga y la estabilidad del voltaje garantizan la eficiencia.

Esto reduce la dependencia de fuentes de energía externas y aumenta la estabilidad del suministro eléctrico fuera de la red.

Requisitos de capacidad y espacio

La capacidad de almacenamiento debe adaptarse al consumo energético promedio y a las fluctuaciones estacionales. Las baterías modulares expandibles ofrecen una solución flexible para esto. Las capacidades individuales varían de 3 a 5 kWh. Hay opciones de expansión disponibles si es necesario.

La alta densidad energética es una característica importante de las baterías que deben instalarse ahorrando espacio. Los sistemas de litio son más compactos que las alternativas de plomo-ácido, lo que los hace especialmente adecuados para áreas de instalación pequeñas.

Costos y eficiencia

Los sistemas de almacenamiento de litio requieren mucho menos espacio en comparación con las baterías de plomo-ácido convencionales, por lo que son perfectos para sótanos, garajes u otros espacios reducidos.

Los costos surgen de ciclos frecuentes de reemplazo o fallas técnicas.

Instalación y mantenimiento de sistemas de almacenamiento de energía

Aspectos de seguridad

El lugar de almacenamiento seguro debe ser seco, estar bien ventilado y libre de materiales inflamables. Se requiere especial cuidado con las baterías de iones de litio, que son las más utilizadas.Los sistemas avanzados de gestión de baterías (BMS) protegen contra la sobrecarga y la descarga profunda. Los dispositivos no se sobrecalientan y el riesgo de incendio se mantiene mínimo gracias al monitoreo automático de la temperatura y las paradas de emergencia.

La temperatura ambiente óptima oscila entre 10 y 30 °C. La unidad de almacenamiento debe ubicarse en un lugar de fácil acceso para poder revisar periódicamente todos los dispositivos de seguridad. La proximidad al cuadro de distribución eléctrica reduce el cableado y simplifica el mantenimiento.

Instrucciones de mantenimiento

Los expertos recomiendan un electricista cualificado revise su electrodoméstico cada cuatro años . Esto incluye limpiar los ventiladores, comprobar las conexiones e inspeccionar la carcasa en busca de daños. Para mantener el buen funcionamiento de las baterías de plomo-ácido, es necesario rellenarlas con agua destilada.

La temperatura y la ventilación deben supervisarse periódicamente. Los sistemas de iones de litio también requieren actualizaciones de software y firmware.

¿Cómo podría ser el futuro de los sistemas de almacenamiento de energía?

Para 2035, probablemente se observará una disminución significativa de los costos de dichos sistemas, debido en parte a los procesos de producción optimizados y a la creciente demanda.

Sin embargo, para respaldar el rápido aumento del uso de energías renovables, se necesitan soluciones de almacenamiento más flexibles, según expertos del sector. Se debe enfatizar el papel de los sistemas descentralizados para garantizar un acceso constante y menos fluctuante a la energía.

Empresas como EcoFlow Home Battery utilizan soluciones de almacenamiento integradas con control inteligente y procesos automatizados para mejorar la gestión energética y optimizar el consumo.

Otro foco de atención se centra en los sistemas de almacenamiento multifuncionales. Estos pueden proporcionar energía para diversas aplicaciones, como el funcionamiento de bombas de calor o la carga de vehículos eléctricos. Para satisfacer la creciente demanda energética de las instituciones culturales y los espacios artísticos modernos, la capacidad de estos sistemas también está aumentando.

Los científicos están desarrollando nuevas tecnologías, como las baterías de estado sólido basadas en sodio. Estas tienen el potencial de mejorar aún más la densidad energética y la estabilidad del ciclo, minimizando al mismo tiempo los riesgos de seguridad. En las próximas décadas, estas innovaciones influirán significativamente en el desarrollo de las tecnologías de almacenamiento de energía.

El progreso en eficiencia, reducción de costos y versatilidad es crucial para la toma de decisiones.