Almacenamiento de energía para la autosuficiencia: Los museos están logrando una mayor independencia de la red eléctrica.

El mundo necesita almacenamiento de energía a medida que avanzamos hacia la electricidad renovable proveniente de la energía solar y eólica. El sol proporciona a la Tierra más energía en una sola hora de 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 ascendió 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 permite satisfacer la demanda energética local con instalaciones más pequeñas, reduciendo al mismo tiempo la dependencia de la red eléctrica.

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

Cómo se ha desarrollado el almacenamiento de energía en espacios públicos

Gracias a su construcción ligera, la energía incorporada es mucho menor que en un edificio macizo de ladrillo cocido u hormigón. El consumo energético total 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 con el almacenamiento de energía se remonta a siglos atrás, a métodos tradicionales como las centrales hidroeléctricas de bombeo, que se utilizan en Estados Unidos desde la década de 1920. El almacenamiento mecánico dominó en su momento el sector, pero las tecnologías avanzadas han cambiado drásticamente la situación.

Las soluciones de almacenamiento de energía se han vuelto más accesibles a 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 de 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 opera actualmente un sistema solar de 76,5 kilovatios junto con un sistema de almacenamiento de baterías de iones de litio de 220 kilovatios-hora. Esta configuración permite que el centro funcione como almacén frigorífico, proporcionando refugio a hasta 125 personas durante cortes de energía.

introducción de sistemas fotovoltaicos y de almacenamiento de energía por parte del Museo Nacional Nórdico apoya su visión de convertirse en un "campus 100% alimentado 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, estaba lejos de tener 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 lograr una verdadera autosuficiencia, los museos necesitan un equilibrio entre la conservación de las obras de arte y las tecnologías energéticas modernas. El reto más importante reside en mantener un control estricto de la temperatura y la humedad de las obras, al tiempo que se ofrece a los visitantes un ambiente cómodo y acogedor.

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica ofrecen soluciones económicas para la climatización. El Museo Brusk de Bélgica demuestra su eficacia: instaló un sistema de baterías frías ICEBAT de 1300 kWh que protege las obras de arte incluso en caso de fallo de 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 el consumo energético es menor, y lo utiliza para refrigerar el edificio durante el día.

Los inversores inteligentes desempeñan un papel crucial al convertir la corriente continua (CC) de los paneles solares en corriente alterna (CA). Estos dispositivos también dan soporte 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, cuya duración es de tan solo cuatro horas.

El Museo de Descubrimiento Infantil demuestra la importancia crucial del monitoreo en este campo. Utilizaron registradores de datos para controlar los cambios de temperatura y lograron reducir sus costos de energía en un 48 %. Solo fue necesario realizar algunas optimizaciones en su sistema de automatización del edificio.

Los museos que aspiran a la autosuficiencia energética deberían combinar diferentes enfoques. Los expertos sugieren utilizar almacenamiento térmico para la refrigeración, baterías para alimentar la iluminación y los dispositivos electrónicos, y fuentes de energía renovables adaptadas a las necesidades específicas de cada institución. Esta estrategia integral contribuye a la conservación de las obras de arte, al tiempo que ahorra dinero y protege el medio ambiente.

Se ha alcanzado el 90% de autosuficiencia energética: el Museo del Automóvil de Brisbane

Desde el 16 de junio de 2023, los aficionados a los coches en Brisbane tienen un nuevo y emocionante destino para explorar. El Museo del Motor de Brisbane , ubicado en Banyo, es un centro de lujo diseñado especialmente para los amantes de los coches y las motos. Con una superficie de más de 900 metros cuadrados, el museo cuenta con un espacio expositivo que exhibe entre 40 y 60 vehículos. Al igual que una galería de arte, las exposiciones cambian cada tres meses y se centran en un tema específico.

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

Para mitigar los elevados costes de electricidad asociados a estas necesidades, el museo encargó a Springers Solar la instalación de un sistema solar de 100 kW . Para optimizar el uso del 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 trifásicos SolarEdge de 30 kW, reconocidos por su excepcional rendimiento en aplicaciones comerciales.

Gracias a la integración de una capacidad de almacenamiento de baterías de 54 kWh, proporcionada por cuatro Tesla Powerwalls discretamente ubicadas en su interior, el museo alcanza un notable nivel de autosuficiencia energética mediante energía solar. Estas baterías no solo garantizan la seguridad del museo, fundamental para la conservación de los antiguos en exhibición, sino que también sirven como fuente de energía de respaldo inmediata durante cortes de luz. Los equipos esenciales continuarían funcionando sin interrupciones y las baterías compensarían el consumo eléctrico necesario para el control de la temperatura durante la noche.

Al implementar este sistema solar y de 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, evitando 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 afirmó 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 gran parte del presupuesto de un museo y suelen ser el primer o segundo gasto más importante. 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 refugio frigorífico, protegiendo hasta 125 personas durante cortes de energía. Esto demuestra cómo las instituciones culturales pueden convertirse en centros neurálgicos para fortalecer la resiliencia comunitaria.

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

En Estados Unidos, diversos programas de financiación respaldan estos cambios con subvenciones que van desde los 10 000 dólares para la planificación inicial hasta los 100 000 dólares para proyectos de implementación. Estas inversiones estratégicas permiten a los museos centrar sus recursos en sus objetivos prioritarios de educación y conservación, 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, conviene realizar una investigación exhaustiva o una consulta 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, los factores a tener en cuenta al elegir una y 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 la electricidad cuando la necesites. Puedes usar la energía solar generada durante el día para iluminar tu hogar, 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 los cortes de energía. Los sistemas de baterías pueden suministrar energía durante los cortes, lo que garantiza que siempre haya energía disponible para la iluminación, los electrodomésticos o los sistemas de calefacción, incluso en áreas sin conexión a la red eléctrica.

Este sistema de 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. Dichos 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 almacenarla y liberarla cuando sea necesario. Las diferentes tecnologías ofrecen distintas ventajas y aplicaciones.

Baterías: Plomo-ácido frente a iones de litio

Las baterías de plomo-ácido son una opción robusta y económica. Sin embargo, ofrecen una vida útil más corta y una menor capacidad que las alternativas más modernas. Para aplicaciones con descargas frecuentes, proporcionan 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 su precio de compra es mayor, duran más y a la larga generan ahorros. Además, permiten un uso particularmente eficiente del excedente de energía solar, lo que reduce las pérdidas energéticas.

El almacenamiento de hidrógeno como alternativa

Los sistemas de almacenamiento de hidrógeno aprovechan el excedente de electricidad generado por la electrólisis y lo almacenan a largo plazo. Esta tecnología permite mayores capacidades y resulta especialmente adecuada para sistemas aislados de la red eléctrica a gran escala. Una de sus ventajas 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 aún es 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 esencialmente como un gran termo: almacena energía en forma de calor, por ejemplo, en agua caliente. Esto permite abastecer la vivienda con agua caliente o calefacción, algo invaluable, sobre todo 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 proporcionan 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 fiable. Los intervalos de reemplazo se reducen al mínimo. Además, las bajas pérdidas de carga y el voltaje estable 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 medio y a las fluctuaciones estacionales. Las baterías modulares ampliables ofrecen una solución flexible para ello. Las capacidades individuales oscilan entre 3 y 5 kWh. Existen opciones de ampliación disponibles si fuera necesario.

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

Costes y eficiencia

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

Los costes se derivan de los frecuentes ciclos de sustitución o de los fallos técnicos.

Instalación y mantenimiento de sistemas de almacenamiento de energía

Aspectos de seguridad

El lugar de almacenamiento seguro debe ser seco, bien ventilado y libre de materiales inflamables. Se requiere especial cuidado con las baterías de iones de litio, que son las más comunes. 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 a la monitorización automática de la temperatura y las paradas de emergencia.

Una temperatura ambiente de entre 10 y 30 °C es óptima. La unidad de almacenamiento debe ubicarse en un lugar de fácil acceso para que todos los dispositivos de seguridad puedan revisarse periódicamente. La proximidad al cuadro eléctrico reduce la longitud del cableado y simplifica el mantenimiento.

Instrucciones de mantenimiento

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

La temperatura y la ventilación deben controlarse periódicamente. También se requieren actualizaciones de software y firmware para los sistemas de iones de litio.

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

Es probable que para 2035 se observe una disminución significativa en los costos de dichos sistemas, debido en parte a la optimización de los procesos de producción y al aumento de la demanda.

Para respaldar el rápido aumento del uso de energías renovables, se necesitan soluciones de almacenamiento más flexibles, según afirman los expertos del sector. Es fundamental potenciar 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 son 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 dichos sistemas también está aumentando.

Los científicos están desarrollando nuevas tecnologías, como las baterías de estado sólido de sodio . Estas tienen el potencial de mejorar aún más la densidad energética y la estabilidad de los ciclos, minimizando a la vez 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 costes y versatilidad es crucial para la toma de decisiones.