Informe sobre Sistema Híbrido de Almacenamiento Energético en Edificios y su Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

Introducción y Contexto General

En un esfuerzo por avanzar hacia la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), investigadores de la Universidad de Waterloo en Canadá han desarrollado un innovador sistema híbrido de almacenamiento y generación de energía. Este sistema está diseñado específicamente para su integración en edificios urbanos de gran altura, abordando directamente el ODS 7 (Energía Asequible y No Contaminante) y el ODS 11 (Ciudades y Comunidades Sostenibles). La propuesta busca transformar la infraestructura urbana en activos energéticos que contribuyan a la resiliencia y sostenibilidad de las ciudades.

Descripción Técnica del Sistema Híbrido

El sistema propuesto es una solución integral que combina múltiples tecnologías de energía renovable y almacenamiento, promoviendo la innovación en infraestructura como lo estipula el ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura). Los componentes clave son:

• Almacenamiento de Energía por Gravedad: Utiliza un sistema de polipasto de cuerda para elevar bloques pesados (acero o hormigón) dentro de un eje del edificio, almacenando energía potencial. Durante la descarga, la masa desciende, haciendo girar un generador. Esta es la unidad principal de almacenamiento.
• Generación de Energía Renovable Integrada:
  • Fachadas fotovoltaicas instaladas en los muros sur, este y oeste del edificio.
  • Pequeños aerogeneradores ubicados en la azotea.
• Almacenamiento de Respaldo: Baterías de iones de litio (Li-ion) para una respuesta rápida durante picos de producción o déficit energético.

Este diseño no solo es técnicamente viable, sino que ya cuenta con prototipos comerciales funcionales, como el sistema de 250 kW demostrado por la empresa Gravitricity en Edimburgo.

Análisis de Viabilidad y Resultados Económicos

La investigación modeló el sistema en 625 diseños de edificios genéricos para evaluar su rendimiento y viabilidad económica. Los resultados son fundamentales para el cumplimiento del ODS 7, que busca garantizar el acceso a una energía asequible.

1. Costo Nivelado de Energía (LCOE): El sistema puede alcanzar un LCOE competitivo, que varía entre 0,051 y 0,111 dólares/kWh.
2. Reducción de la Dependencia de la Red: Al generar y almacenar energía in situ, se disminuye la dependencia de la red eléctrica convencional, cuyos costos pueden oscilar entre 0,195 y 0,888 dólares/kWh.
3. Periodo de Recuperación de la Inversión: Se estima un periodo de recuperación de entre 9 y 17 años, confirmando su viabilidad financiera a largo plazo.

Los edificios más altos y con mayor superficie de planta tienden a lograr un LCOE más bajo, demostrando la escalabilidad del sistema en entornos urbanos densos.

Impacto Directo en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

La implementación de este sistema representa un avance significativo en varias metas de la Agenda 2030:

• ODS 7 (Energía Asequible y No Contaminante): Proporciona una fuente de energía limpia, fiable y de bajo costo, aumentando la proporción de energía renovable en el mix energético urbano.
• ODS 11 (Ciudades y Comunidades Sostenibles): Transforma los edificios en elementos activos de la red energética, reduciendo la huella de carbono de las ciudades y mejorando la resiliencia de la infraestructura urbana.
• ODS 13 (Acción por el Clima): Al facilitar la integración a gran escala de la energía solar y eólica, el sistema contribuye directamente a la mitigación del cambio climático al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
• ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura): Fomenta la innovación en el sector de la construcción y la energía, desarrollando infraestructuras sostenibles, resilientes y modernas.

Desafíos y Perspectivas Futuras

A pesar de su potencial, la adopción masiva del sistema enfrenta varios desafíos que deben ser superados para materializar su contribución a los ODS.

• Costos Iniciales y Complejidad Operativa: La inversión inicial y la integración en diseños de edificios existentes o nuevos requieren una planificación cuidadosa.
• Escalabilidad y Fiabilidad: Es crucial demostrar una fiabilidad continua 24/7 a lo largo de años de operación para competir con tecnologías de almacenamiento establecidas como las baterías.
• Madurez Comercial: Se proyecta que la madurez comercial plena, con una implementación generalizada, se alcance hacia finales de la década de 2020, una vez que los proyectos emblemáticos actuales proporcionen datos operativos a largo plazo.

Conclusión

El sistema híbrido de almacenamiento por gravedad y generación renovable integrada en edificios es una solución prometedora y multifacética. Su desarrollo y despliegue son un paso concreto hacia la construcción de ciudades más sostenibles y la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, especialmente en lo que respecta a la energía limpia, la infraestructura innovadora y la acción climática. La viabilidad económica demostrada refuerza su potencial como una herramienta clave en la transición energética global.

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

ODS 7: Energía Asequible y no Contaminante

• El artículo se centra en un innovador sistema de almacenamiento de energía para fuentes renovables (solar y eólica). El objetivo de esta tecnología es hacer que la energía limpia sea más fiable y económicamente viable, como lo demuestra el análisis del “costo nivelado de energía (LCOE)” que varía entre 0,051 y 0,111 dólares/kWh. Esto se alinea directamente con el objetivo de garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna.

ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

• La investigación describe una nueva tecnología (almacenamiento de energía por gravedad) y su integración en la infraestructura urbana existente (edificios de gran altura). Esto representa un fomento de la innovación y el desarrollo de infraestructuras resilientes y sostenibles. El artículo destaca que el diseño es “técnicamente viable y también ha sido demostrado comercialmente recientemente”, lo que subraya su potencial para modernizar la infraestructura energética.

ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles

• La solución propuesta está diseñada específicamente para “edificios urbanos de gran altura”. Al permitir que los edificios generen y almacenen su propia energía limpia, se reduce su dependencia de la red eléctrica central y se disminuye la huella de carbono de las áreas urbanas. Esto contribuye a que las ciudades sean más inclusivas, seguras, resilientes y sostenibles.

ODS 13: Acción por el Clima

• Aunque no se menciona explícitamente, el propósito fundamental de desarrollar y desplegar sistemas de energía renovable y almacenamiento es combatir el cambio climático. Al proporcionar una solución para la intermitencia de la energía solar y eólica, esta tecnología facilita una mayor adopción de energías limpias, lo que es una medida crucial para la mitigación del cambio climático.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

Metas del ODS 7

• Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas. El sistema híbrido propuesto, que combina fachadas fotovoltaicas, aerogeneradores y almacenamiento por gravedad, está diseñado precisamente para maximizar el uso de energía renovable a nivel de edificio.
• Meta 7.a: Promover la inversión en infraestructura energética y tecnologías de energía limpia. El artículo analiza la viabilidad financiera del sistema, mencionando “períodos de recuperación de la inversión de entre 9 y 17 años”, lo que es fundamental para atraer la inversión necesaria para su implementación.

Metas del ODS 9

• Meta 9.4: Modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales. El sistema de almacenamiento por gravedad es una tecnología limpia diseñada para ser integrada en la infraestructura de los edificios.
• Meta 9.5: Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales, fomentando la innovación. El artículo es el resultado de una investigación de la Universidad de Waterloo y describe un avance tecnológico en el campo del almacenamiento de energía.

Metas del ODS 11

• Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades. Al generar energía limpia in situ, el sistema ayuda a reducir la contaminación y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la generación de energía centralizada, mejorando la sostenibilidad de las ciudades.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

Sí, en el artículo se mencionan o implican varios indicadores cuantitativos y cualitativos que pueden usarse para medir el progreso.

Indicadores del ODS 7

• Costo Nivelado de Electricidad (LCOE): El artículo cuantifica explícitamente que el sistema podría alcanzar un LCOE “que varía entre 0,051 y 0,111 dólares/kWh”. Este es un indicador directo de la asequibilidad de la energía generada, un componente clave del ODS 7.
• Dependencia de la red eléctrica (implícito): El análisis evalúa la “dependencia de cada edificio de la electricidad de la red”. Una menor dependencia implica un mayor porcentaje de energía renovable en el consumo del edificio, lo que se relaciona con el Indicador 7.2.1 (Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía).

Indicadores de Viabilidad Financiera (relacionados con la Meta 7.a y 9.4)

• Período de Recuperación de la Inversión: El artículo especifica que el sistema podría lograr “períodos de recuperación de la inversión de entre 9 y 17 años” y “períodos de recuperación descontados inferiores a 25 años”. Estos son indicadores financieros cruciales para medir la viabilidad económica y la sostenibilidad de la inversión en esta tecnología limpia.

Indicadores de Capacidad Tecnológica (relacionados con la Meta 9.5)

• Capacidad del Sistema: El artículo menciona proyectos comerciales con “capacidades de 4 MW y 8 MW” y un prototipo de “250 kW”. Estas cifras son indicadores del nivel de desarrollo y escalabilidad de la tecnología, reflejando el progreso en la innovación.

4. Cree una tabla con tres columnas titulada ‘ODS, metas e indicadores’ para presentar los hallazgos del análisis del artículo.

Fuente: pv-magazine-latam.com