El ciclo de una mina no termina una vez que se ha agotado el mineral que contiene. Los huecos mineros, una vez terminada la explotación, deben ser restaurados de acuerdo a la exigente legislación española.
Cuando se cierra una mina, la empresa debe realizar las acciones necesarias para que el espacio se revalorice o, cuanto menos, pueda retornar al uso original del terreno. La rehabilitación de espacios mineros en Galicia cuenta con algunos de los mejores casos de éxito a nivel internacional desde un punto de vista ambiental y social.
En los últimos años, además de los usos conocidos para equipamientos sociales y de ocio o como terrenos industriales, existen numerosas iniciativas para convertir las escombreras y los huecos mineros en almacenes de energía.
Los cada vez más ambiciosos objetivos de descarbonización implican un crecimiento exponencial de producción de energía proveniente de fuentes renovables. El incremento de la potencia instalada de eólica y fotovoltaica, como principales fuentes de generación renovable, implica también un incremento de la potencia no gestionable.
La producción y el almacenamiento de energía a través de parques eólicos o fotovoltaicos depende de recursos naturales como la fuerza del viento o la luz del sol. Esto significa que no se pueden ajustar a las horas pico y valle de consumo, lo que da lugar a momentos de escasez y de desaprovechamiento de energía. Esto deriva en la necesidad de contar con sistemas que permitan transformar la energía no gestionable en gestionable: el almacenamiento energético.
Veamos algunos ejemplos que se pueden desarrollar en huecos mineros.
Hidroeléctrica reversible en balsas mineras y canteras
La acumulación energética a través de bombeo reversible se posiciona como una tecnología madura, eficiente y con gran vida útil. Adicionalmente, siendo una tecnología europea, cuenta con una clara ventaja en cuanto a seguridad de suministro e independencia tecnológica.
¿Cómo funciona la hidroeléctrica reversible? Se trata de producir electricidad mediante la transferencia de agua entre depósitos a distintas alturas. En las horas de máxima demanda y poca capacidad productiva de las fuentes renovables, se genera energía eléctrica a partir de la caída del agua a desnivel sobre turbinas. Mientras que, en las horas de consumo mínimo, las turbinas hidráulicas dejan de producir y se bombea el agua desde el depósito inferior hasta el superior, almacenando energía potencial para momentos de máxima demanda. De esta manera, una central que integre el bombeo y producción eólica-fotovoltaica (hibridación) es capaz de suministrar energía renovable el 100 % de las horas del año.
El impacto ambiental de emplear esta tecnología de almacenamiento energético es mínimo si se realiza a pequeña escala aprovechando huecos mineros que hayan sido naturalizados con agua. A nivel mayor existen proyectos para la instalación de grandes hidroeléctricas reversibles aprovechando los lagos mineros de As Pontes y Meirama.
Además, en Galicia existen numerosas explotaciones mineras rehabilitadas que cuentan con pequeñas balsas y huecos de cantera a distintos niveles. Por ello, existe un gran potencial de despliegue por todo el territorio de esta tecnología de bajo impacto debido a sus conducciones subterráneas, la naturalización de los taludes de los almacenamientos, la reforestación de zonas próximas a las instalaciones. Así, este tipo de instalaciones consiguen mejorar la resiliencia de la sociedad y de las infraestructuras verdes, reduciendo su vulnerabilidad frente al cambio climático y los riesgos naturales.
Además, las balsas no actúan solo como sistemas de acumulación energética sino también como reservas de agua para diferentes usos, como el de lucha contra incendios y el consumo. En Galicia, en el caso de ciclos cerrados, sin aporte de agua de cauces externos, el consumo de agua es apenas nulo. La evaporación se puede ver compensada por la pluviosidad. En los ciclos abiertos, en bombeos y turbinados diarios, no hay apenas afectación al caudal.
Baterías gravitacionales en minas y pozos subterráneos
Los sistemas de almacenamiento de energía basados en la gravedad terrestre pueden convertir las minas y pozos en baterías gigantes. Al igual que en el caso de las hidroeléctricas reversibles, la acumulación de energía resulta óptima en este caso si se asocia al despliegue de renovables que dependen del sol o de la fuerza del viento.
Se trata de baterías gravitacionales que se basan en una sencilla mecánica: aprovechar el principio de conservación de la energía y, en particular, la posibilidad de convertir la energía potencial (la relativa a la acción de la fuerza del peso, que depende de la altura a la que se encuentra una determinada masa: cuanto más alto está un cuerpo, mayor es la cantidad de energía potencial gravitatoria que posee) en energía eléctrica mediante el llamado ‘frenado regenerativo’, el mismo proceso con el que los coches eléctricos, por ejemplo, recuperan la energía de la desaceleración del vehículo, que de otro modo se perdería.
Esencialmente, se trata de dejar caer un cuerpo (una masa sólida) desde bastante altura y transformar la energía de la caída en electricidad. ¿Cómo se devuelve el cuerpo a la altura original? Invirtiendo los motores y utilizando electricidad para volver a subir el peso y comenzar así de nuevo el ciclo. Esta electricidad se obtiene cuando las renovables producen más de lo que se puede volcar a la red eléctrica nacional.
Existen iniciativas para realizar este proceso con una masa única de gran tonelaje (en pruebas en pozos mineros de Polonia, Reino Unido o Chequia). También hay otras que combinan el uso de una masa sólida con sistemas hidráulicos para el turbinado de agua.
Sin embargo, para conseguir rendimientos considerables, se está desarrollando el proyecto UGES (Underground Gravity Energy Storage) en Austria. La iniciativa consiste en llenar una mina subterránea fuera de servicio con arena (áridos de cualquier mineral y granulometría pequeña o media) para generar electricidad.
Se usa eje vertical y motores/generadores eléctricos para levantar y descargar grandes volúmenes de arena. La tecnología propuesta genera electricidad al bajar grandes volúmenes de arena a galerías subterráneas a través del pozo de la mina. Cuando hay un exceso de energía eléctrica en la red, UGES puede almacenar electricidad subiendo arena de las galerías inferiores y depositándola en lugares de almacenamiento superiores en la parte superior de la mina.
El medio de almacenamiento de energía es arena, lo que significa que la tasa de autodescarga del sistema es cero, lo que permite tiempos de almacenamiento de energía ultra largos. Además, al emplear de áridos como medio de almacenamiento alivia cualquier complicación de uso subterráneo de agua. Cuanto más profundo y ancho sea el pozo, más energía podrá extraerse de la planta, y cuanto mayor sea la mina, mayor será la capacidad de almacenamiento de energía de la planta.
Materiales termoeléctricos en escombreras mineras
Solo una parte del mineral extraído de una mina es apto para su uso por la sociedad. Un porcentaje relativamente alto puede ser lo que se denominan estériles, es decir, rocas que no son el objetivo de la explotación. Generalmente se trata de grandes volúmenes de material que se depositan en escombreras cercanas a las minas en forma de depósitos sometidos controlados.
En esas escombreras se encuentran minerales que pueden ser objeto (pasados los años y con nuevas tecnologías) de nuevas explotaciones. En las escombreras mineras, hay un tipo de sulfuros, la tetraedrita, muy abundante e ideal por sus propiedades termoeléctricas.
Los materiales termoeléctricos (TE) convierten una diferencia de temperatura en electricidad aprovechando el flujo de electrones de zonas más calientes del material a zonas más frías. Así, en teoría, pueden convertir el calor residual en una fuente de energía. Pero un material termoeléctrico eficiente tiene que conducir la electricidad bien sin ser un buen conductor de calor, porque si no la temperatura en el material se igualaría muy rápidamente. La mayoría de los materiales que son buenos conductores de la electricidad también son buenos conductores termales, y los pocos materiales que los investigadores han podido desarrollar con buenas propiedades termoeléctricas son raros, caros o tóxicos.
Sin embargo, esta tetraedrita es muy abundante en escombreras (sobre todo en Asturias y en la Faja pirítica ibérica), por lo que la iniciativa europea Smart, en la que participa el Instituto Geológico y Minero de España (IGME), trata de rescatar este mineral para hacer dispositivos termoeléctricos, baratos y con materiales europeo. El objetivo es recuperar el calor residual que se pierde en procesos industriales o en la propia actividad humana (cementeras, hospitales y centros comerciales). El sistema generará electricidad a partir de ese calor residual, un recurso energético ampliamente desaprovechado.
El futuro del almacenamiento de energía pasa por la minería en forma de minerales, pero también en el aprovechamiento de los recursos de las minas ya explotadas para su uso como hidroeléctrica reversible, baterías gravitacionales o para obtener materiales termoeléctricos de sus escombreras.
