Cómo las minas de carbón abandonadas podrían convertirse en gigantescas baterías subterráneas a base de agua

Miles de minas de carbón abandonadas en Estados Unidos podrían tener una nueva utilidad: convertirse en enormes depósitos subterráneos para almacenar energía renovable. Investigadores del Oak Ridge National Laboratory (ORNL) desarrollaron herramientas de modelado avanzado que allanan el camino para transformar estos sitios en instalaciones de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, conocidas como “baterías de agua”.

Qué es una “batería de agua” y cómo funciona

El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo (Pumped Storage Hydropower, PSH) funciona como una batería gigante. Cuando la energía es abundante y barata, por ejemplo durante horas de sol o viento, se utiliza para bombear agua desde un depósito inferior a otro situado en una posición más alta. Cuando la demanda de electricidad aumenta, el agua se libera y, al caer, pasa por turbinas que generan electricidad.

Actualmente, más del 90% del almacenamiento de energía a gran escala en Estados Unidos proviene de este sistema. Sin embargo, la expansión de la tecnología ha estado limitada por la necesidad de montañas o elevaciones importantes, ya que la diferencia de altura es clave para la eficiencia del proceso.

La innovación: llevar la tecnología bajo tierra

El avance logrado por ORNL permite trasladar este sistema bajo tierra, aprovechando los profundos túneles y pozos de las minas de carbón abandonadas como depósitos inferiores. De esta manera, la tecnología podría implementarse en regiones planas donde antes era inviable.

Además de abrir nuevas regiones para el almacenamiento energético, utilizar la infraestructura existente de las minas reduce significativamente los costos de construcción y acelera la puesta en marcha de los proyectos. Esto también representa una oportunidad de revitalización para comunidades afectadas por el cierre de la actividad minera.

Convertir una mina en una “batería de agua” implica superar desafíos técnicos considerables. El entorno subterráneo es químicamente activo y estructuralmente complejo. El agua en movimiento puede interactuar con minerales residuales, generando corrosión y dañando las turbinas o el sistema de bombeo.

Las nuevas herramientas de modelado desarrolladas por ORNL permiten simular con precisión cómo se comportará el agua dentro de los túneles y cómo afectará a los materiales. Esto ayuda a anticipar riesgos de corrosión y a diseñar sistemas más resistentes y duraderos.

Por otra parte, el modelo permite evaluar la integridad estructural de las minas, determinando si la presión del agua y el movimiento rápido podrían provocar fracturas o derrumbes en las paredes. Abordar estos desafíos es fundamental para garantizar la seguridad y la viabilidad del sistema.

Análisis económico y futuro del proyecto

El siguiente paso del equipo de ORNL será realizar un análisis técnico y económico integral. Las herramientas desarrolladas permitirán a las empresas del sector energético evaluar riesgos y tomar decisiones informadas sobre el diseño y operación de cada instalación, adaptándose a las condiciones específicas de cada mina.

También se prevén análisis de eficiencia para definir las mejores prácticas en la construcción y gestión de estas nuevas instalaciones de almacenamiento. Si los resultados son positivos, las minas de carbón que en su momento impulsaron la industrialización podrían convertirse en piezas clave para estabilizar una red eléctrica basada en energías limpias y renovables.

La investigación de ORNL propone transformar un pasivo ambiental en un activo estratégico para el futuro energético, abriendo la puerta a una transición más rápida y segura hacia un sistema eléctrico sostenible.