Batería de gravedad: qué es, cómo funciona y si sirve para placas solares

Una batería de gravedad almacena energía elevando una masa pesada cuando sobra electricidad y la recupera dejándola caer de forma controlada cuando hace falta. No usa reacciones químicas, sino algo tan sencillo como la energía potencial: lo mismo que ocurre en un embalse de bombeo, pero con bloques de hormigón, pesos de acero o arena en lugar de agua. Es una de las ideas que más interés despiertan para guardar los excedentes de la energía solar y eólica.

En este artículo te explicamos cómo funciona, cuánta energía puede almacenar realmente, qué proyectos existen ya en el mundo y en qué se diferencia de una batería de litio. También verás sus ventajas, sus límites, por qué no tiene sentido en una vivienda y qué opciones de almacenamiento tienes hoy si tienes placas solares en casa o en tu empresa. Spoiler: para tu tejado, la respuesta sigue siendo una batería de litio bien dimensionada.

¿Qué es una batería de gravedad?

Se trata de un sistema que convierte electricidad en energía potencial gravitatoria. Cuando hay electricidad sobrante, por ejemplo en las horas centrales de un día soleado, un motor eléctrico eleva una masa. Cuando la demanda sube, la masa desciende y mueve ese mismo motor, que ahora trabaja como generador y devuelve electricidad a la red.

La idea no es nueva: los relojes de pesas y los ascensores con contrapeso funcionan con el mismo principio. Lo novedoso son los proyectos que buscan hacerlo a gran escala, con grúas, torres o pozos de cientos de metros, para dar respaldo a las renovables durante horas.

Cómo funciona el almacenamiento por gravedad: la física detrás

La energía potencial de una masa elevada se calcula con una fórmula sencilla: masa por gravedad por altura (E = m · g · h). Cuanto más pesada sea la masa y más alto se suba, más energía se almacena. La gravedad terrestre es aproximadamente 9,81 m/s², de modo que el factor que el ingeniero puede mover es la masa y la altura.

En la práctica hay pérdidas en el motor, en la electrónica de potencia y por rozamiento, de forma que no se recupera toda la energía empleada para subir la masa. Los sistemas sólidos más avanzados anuncian eficiencias de ida y vuelta del 80 al 90 %; el bombeo hidráulico suele moverse entre el 70 y el 80 %.

Cuánta energía cabe en un sistema de almacenamiento por gravedad

Aquí es donde este sistema muestra su gran límite. Subir una tonelada a 100 metros de altura almacena solo unos 0,27 kWh, menos de lo que consume un frigorífico en un día. Para guardar los 10 kWh de una batería doméstica habitual habría que elevar unas 37 toneladas a 100 metros, o 370 toneladas a 10 metros.

Por eso la gravedad solo funciona bien a gran escala: con masas enormes y desniveles grandes, como los de un embalse o un pozo minero profundo. Para entender estas unidades, revisa nuestra explicación del kWh y del amperio hora en baterías.

El bombeo hidráulico, la gran batería de gravedad que ya existe

El sistema de almacenamiento por gravedad más extendido del mundo es el bombeo hidráulico: dos embalses a distinta altura unidos por tuberías y turbinas reversibles. Cuando sobra electricidad, se bombea agua al embalse superior; cuando falta, se deja caer y se genera. Representa la gran mayoría del almacenamiento eléctrico instalado en el planeta.

España tiene una potencia de bombeo importante, con centrales como Cortes-La Muela, en Valencia, una de las mayores de Europa. El plan energético nacional prevé ampliar mucho el almacenamiento en la próxima década, y el bombeo es una pieza clave para aprovechar la producción solar del mediodía y reducir los recortes de producción renovable, de los que hablamos en nuestro artículo sobre el curtailment en energía solar.

Su gran ventaja es la duración: un embalse puede entregar energía durante 8, 10 o más horas seguidas, algo que las baterías químicas aún no hacen de forma económica. Su gran límite es geográfico, porque hacen falta dos embalses con un desnivel importante y suficiente agua.

Torres y bloques: el almacenamiento por gravedad de Energy Vault

La empresa suiza Energy Vault popularizó la idea de apilar y desapilar bloques de hormigón de varias toneladas con grúas controladas por software. Su primer prototipo era una torre de seis brazos; después evolucionó a edificios modulares en los que los bloques suben y bajan por el interior. Su proyecto más conocido está en Rudong, China, con 25 MW de potencia y 100 MWh de capacidad, conectado a un parque eólico y a la red.

Una ventaja de este enfoque es que los bloques pueden fabricarse con tierra, escombros o residuos de demolición mezclados con un aglomerante, lo que abarata el material. El inconveniente es que la estructura necesaria es grande y cara en relación con la energía almacenada.

Baterías de gravedad en pozos y minas abandonadas

Otra línea de trabajo aprovecha la altura que ya existe bajo tierra. La británica Gravitricity propone suspender pesos de cientos o miles de toneladas en pozos mineros en desuso, de varios cientos de metros de profundidad, y subirlos y bajarlos con cabrestantes. Probó un demostrador de 250 kW en Edimburgo en 2021 y trabaja en proyectos en antiguas minas de Europa.

Reutilizar minas cerradas tiene un atractivo añadido: aprovecha infraestructuras existentes y puede generar actividad en antiguas cuencas mineras, en un momento de transición energética. Te contamos más sobre ese proceso en nuestro artículo sobre la transición energética y la energía solar.

Además del pozo, estos sistemas necesitan un cabrestante de gran potencia, cables de acero y una conexión eléctrica de media tensión. Pueden repartir la masa en varios pesos que bajan uno tras otro, lo que permite alargar la descarga o entregar más potencia en poco tiempo, según lo que necesite la red en cada momento.

Otras ideas de almacenamiento por gravedad: trenes, edificios y bajo el mar

• Trenes cargados en pendiente: vagones pesados que suben una vía en pendiente con energía sobrante y bajan frenando con regeneración. Hay proyectos piloto en Estados Unidos.
• Ascensores de rascacielos: usar los huecos de ascensor de edificios altos para subir y bajar masas cuando el edificio no los utiliza.
• Esferas submarinas: grandes esferas huecas en el fondo marino que almacenan energía vaciando agua y la recuperan al dejarla entrar. En sentido estricto aprovechan la presión del agua.
• Pistones hidráulicos: una gran masa de roca elevada por agua a presión bajo tierra.
• Arena o grava en montañas: cintas que suben material a una cota alta, propuestas para zonas sin agua.

La mayoría están todavía en fase de investigación o de piloto, y ninguna ha alcanzado una implantación comercial amplia.

Ventajas de las baterías de gravedad

• Vida útil muy larga: la masa no se degrada con los ciclos. Las piezas mecánicas se sustituyen, pero el sistema puede durar 30 a 50 años.
• Sin pérdida de capacidad: a diferencia de las baterías químicas, no pierde capacidad con el uso.
• Pérdidas en reposo casi nulas: una masa elevada se queda ahí el tiempo que haga falta.
• Materiales abundantes: hormigón, acero, tierra o agua, sin litio, cobalto ni níquel.
• Respuesta rápida: los sistemas sólidos pueden pasar de reposo a plena potencia en segundos, útil para estabilizar la red.
• Seguridad: sin riesgo de incendio químico.

Estas ventajas encajan especialmente bien con un sistema eléctrico con mucha solar, que necesita mover cada día grandes cantidades de energía del mediodía a la noche durante décadas, sin preocuparse por el desgaste de los equipos.

Inconvenientes y límites del almacenamiento por gravedad

• Baja densidad energética: hacen falta masas enormes para almacenar poca energía, como hemos visto.
• Ocupa mucho espacio o requiere desniveles naturales grandes.
• Coste de la infraestructura: torres, grúas, pozos o embalses son obras caras y lentas de construir.
• Pocas ubicaciones adecuadas en el caso del bombeo, que además tiene impacto ambiental.
• Tecnología poco madura en las versiones sólidas, con pocas plantas comerciales funcionando.

Estos límites explican por qué, en los últimos años, las baterías de litio a gran escala han crecido mucho más deprisa que el almacenamiento por gravedad con masas sólidas.

Batería de gravedad frente a batería de litio

Te explicamos con detalle cuánto aguantan las baterías químicas en nuestra guía sobre cuánto duran las baterías de placas solares.

En una vivienda o en una nave, la decisión no está entre gravedad y litio, sino entre tener batería o no tenerla. Si quieres ver cómo cambia el ahorro en cada caso, lo explicamos en nuestra guía sobre la placa solar con batería, con ejemplos de consumo y de producción.

Coste del almacenamiento de energía por gravedad

El coste de un sistema de almacenamiento se mide de dos maneras: lo que cuesta cada kWh de capacidad instalada y lo que cuesta cada kWh entregado a lo largo de toda su vida útil. En la primera medida, las baterías de litio han bajado de precio de forma espectacular en la última década y hoy son difíciles de batir en almacenamientos de pocas horas.

En la segunda, la gravedad tiene un argumento: si un sistema dura 40 años sin perder capacidad y una batería química hay que sustituirla una o dos veces en ese periodo, la comparación se equilibra. Por eso los promotores de la gravedad sólida insisten en el coste a largo plazo, mientras que sus críticos señalan que todavía no hay suficientes plantas comerciales para comprobar esas cifras.

El bombeo hidráulico, por su parte, tiene costes de obra muy altos y plazos de construcción largos, de cinco a diez años, pero ofrece almacenamientos de muchas horas a un coste por kWh entregado muy competitivo durante más de medio siglo.

Para qué sirve el almacenamiento por gravedad en la red eléctrica

El almacenamiento a gran escala, sea por gravedad, por bombeo o con baterías químicas, permite guardar la energía solar del mediodía para usarla al atardecer y por la noche, cuando la demanda es alta y no hay sol. Así se reducen los recortes de producción renovable y el uso de centrales de gas en las horas punta.

También aporta servicios a la red, como regular la frecuencia o dar respaldo ante caídas de producción. Con el crecimiento de la solar en España, que ya es una de las primeras fuentes de generación, el almacenamiento será cada vez más necesario para equilibrar el mix energético.

Los grandes sistemas de almacenamiento se instalan cada vez más junto a las propias plantas renovables, de forma que la energía producida a mediodía se entrega a la red por la tarde. Es el modelo de hibridación que ya se está aplicando en muchas plantas fotovoltaicas de España, casi siempre con baterías de litio.

¿Se puede tener almacenamiento de energía por gravedad en casa?

No de forma práctica. Para almacenar la energía que produce en un día una instalación doméstica de 4 kWp, unos 15 kWh, habría que subir más de 50 toneladas a 100 metros de altura. Incluso los prototipos caseros que circulan por internet, con pesos de unas decenas de kilos colgados de un mástil, almacenan la energía necesaria para encender una bombilla unos minutos.

En una vivienda, la única forma realista de almacenar la energía solar es una batería electroquímica, o compensar los excedentes con la comercializadora. Una batería de litio de 10 kWh ocupa lo que un armario pequeño y se monta en pocas horas.

Además, cualquier estructura capaz de sostener decenas de toneladas en altura necesitaría un proyecto de ingeniería, una licencia de obra y un mantenimiento que no compensan en absoluto la energía que guarda. Es un experimento interesante para entender la física, pero no una solución de ahorro.

Qué batería elegir hoy para tus placas solares

Si tienes o vas a tener placas solares, las baterías de litio ferrofosfato (LFP) son hoy la opción más segura y duradera. Con ellas el autoconsumo de una vivienda pasa del 45 al 65 % sin batería al 80 a 88 % con batería, y tienes respaldo en caso de corte de suministro si el equipo lo permite. Te contamos todo en nuestra guía de baterías para placas solares.

• Calcula la capacidad según tu consumo nocturno, no según la producción de los paneles. Te ayudamos en nuestra guía sobre cuántas baterías solares necesitas en casa.
• Elige una batería compatible con tu inversor, preferiblemente del mismo fabricante.
• Valora la función de respaldo si en tu zona hay cortes de luz. Lo explicamos en nuestro artículo sobre baterías solares y backup ante apagones.
• En empresas, una batería permite además recortar los picos de potencia, lo que se conoce como peak shaving con baterías.

El futuro del almacenamiento de energía por gravedad

El almacenamiento por gravedad con masas sólidas tiene un lugar en proyectos concretos: minas cerradas, terrenos con desnivel o instalaciones industriales que ya cuentan con grandes estructuras. Su larga vida útil y la ausencia de materiales críticos son argumentos de peso a largo plazo.

Pero todo apunta a que el reparto de la próxima década será el bombeo hidráulico para almacenar energía durante muchas horas, las baterías de litio para el almacenamiento de corta duración y, junto a ellas, nuevas químicas como el sodio o las baterías de flujo. Las baterías de gravedad sólidas seguirán como una opción de nicho mientras no reduzcan su coste.

Para quien tiene placas solares, la conclusión práctica es sencilla: la evolución del almacenamiento a gran escala ayudará a que la red aproveche mejor la energía solar, pero en el tejado de tu casa o de tu nave la batería química seguirá siendo la opción durante muchos años.

Placas solares con batería con Isla Solar

En Isla Solar llevamos más de 18 años instalando placas solares llave en mano en viviendas unifamiliares, negocios y naves de toda España. Diseñamos cada instalación con o sin batería según el consumo real, trabajamos con baterías de litio LFP de primeras marcas y dejamos todo monitorizado. Puedes ver cómo trabajamos en nuestra página de instalación de placas solares en casa.

Si quieres saber cuánto ahorrarías con placas solares y batería, prueba nuestro simulador solar o déjanos tus datos y te preparamos un estudio gratuito.

Preguntas frecuentes sobre la batería de gravedad

Escrito por Juan Manuel del Val

Soy Graduado en Comercio y especialista en SEO en Isla Solar. Mi misión es facilitar el acceso a la energía solar y aerotermia mediante contenidos claros y optimizados.

Revisado por David Alonso Reviriego

CEO y fundador de Isla Solar. Mi objetivo es democratizar el acceso a la energía solar para que el autoconsumo sea una realidad al alcance de todos.