SOLUCIONES DE ALMACENAMIENTO PARA
INTEGRACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES
STORAGE SOLUTIONS FOR RENEWABLE ENERGY
INTEGRATION
Lucía Jeanette Calzada Cano
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd. Madero)
Jorge Alberto López Arcos
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd. Madero)
Francisco Manuel García Reyes
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd. Madero)
Luis Alberto García Reyes
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd. Madero)
Sergio Lerma Ledezma
Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios 105
Gladis Guadalupe Suárez Velázquez
Universidad Politécnica de Altamira

pág. 5869
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i3.18220
Soluciones de Almacenamiento para Integración de Energías Renovables
M. G. A. Lucía Jeanette Calzada Cano1
lucia.cc@cdmadero.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0002-6500-2595
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd.
Madero)
Cd. Madero, Tamaulipas, México.
M.C. Jorge Alberto López Arcos
jorge.la@cdmadero.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0005-7374-569X
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd.
Madero)
Cd. Madero, Tamaulipas, México.
Dr. Francisco Manuel García Reyes
Francisco.gr@cdmadero.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0000-1506-8989
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd.
Madero)
Cd. Madero, Tamaulipas, México.
Dr. Luis Alberto García Reyes
luis.gr@cdmadero.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0009-1853-4194
Instituto Tecnológico de México (Campus Cd.
Madero)
Cd. Madero, Tamaulipas, México.
Ing. Sergio Lerma Ledezma
sergio.lerma@cbtis105.edu.mx
https://orcid.org/0009-0005-9806-8621
Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y
de Servicios 105.
Altamira, Tamaulipas, México.
Gladis Guadalupe Suárez Velázquez*
gladis.suarez@upalt.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9681-8987
Universidad Politécnica de Altamira
Altamira, Tamaulipas, México.
Centro Nacional de Posgrados Energéticos,
Sinaloa, México.
RESUMEN
El presente trabajo ofrece una revisión general de los sistemas de almacenamiento de energía
empleados junto a fuentes renovables. Las cuales son soluciones propuestas para la mitigación de los
gases de efecto invernadero. Se expone la necesidad de complementar la generación eólica y solar con
dispositivos que garanticen la estabilidad de la red eléctrica. Se analizan sistemas de energía
hidroeléctrica de bombeo, sistemas de almacenamiento magnético superconductivo (SMES) y volantes
de inercia. Así como sistemas electroquímicos como los son los supercondensadores, baterías (litio,
plomo-ácido, NiMH) y pilas de combustible de óxido sólido, de alcohol directo, de carbonatos
fundidos ácido fosfórico y alcalinas. Se detalla su principio de funcionamiento, ventajas,
limitaciones, respuesta y requisitos de infraestructura. El trabajo concluye que la combinación de
fuentes renovables con sistemas híbridos de gestión y almacenamiento es esencial para garantizar
suministro, calidad de energía y transición energética sostenible.
Palabras clave: almacenamiento de energía, baterías,celdas de combustible, supercapacitores,volantín
1 Autor principal
Correspondencia: lucia.cc@cdmadero.tecnm.mx

pág. 5870
Storage Solutions for Renewable Energy Integration
ABSTRACT
This paper provides a general review of energy storage systems used in conjunction with renewable
sources, which are proposed solutions for greenhouse gas mitigation. It discusses the need to
complement wind and solar generation with devices that guarantee grid stability. It analyzes pumped
hydropower systems, superconducting magnetic storage (SMES) systems, and flywheels, as well as
electrochemical systems such as supercapacitors, batteries (lithium, lead-acid, NiMH), and solid oxide
fuel cells, direct alcohol, molten carbonate phosphoric acid, and alkaline fuel cells. It details their
operating principles, advantages, limitations, response, and infrastructure requirements. The paper
concludes that combining renewable sources with hybrid management and storage systems is essential
to guarantee supply, energy quality, and a sustainable energy transition.
Keywords:energy storage, batteries, fuel cells, supercapacitors, Flywheel
Artículo recibido 05 mayo 2025
Aceptado para publicación: 15 junio 2025

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INTRODUCCIÓN
El Acuerdo de París, firmado en 2016, propuso reducir la temperatura global por debajo de los 2 °C
para evitar efectos catastróficos como sequías, escasez de agua dulce y deshielo polar en diferentes
partes del mundo, derivados del cambio climático. De esta forma, los países involucrados acordaron
proponer acciones para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y no sobrepasar los 1,5
°C. Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), los gases de efecto
invernadero son aquellos que retienen el calor en la atmósfera. Ejemplos de estos son: dióxido de
carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y gases fluorados. La mayoría de estos gases son
emitidos por la quema de combustibles fósiles utilizados para obtener combustible y electricidad.
Además de lo anterior, el crecimiento poblacional ha acelerado el cambio climático debido a la alta
demanda de transporte y electricidad. Por esta razón, se han propuesto diversas fuentes de energía no
contaminantes o renovables que dependen de recursos inagotables como el sol, el viento o las mareas
para la generación de electricidad. Sin embargo, estas fuentes no pueden utilizarse sin un sistema de
respaldo debido a su comportamiento aleatorio, que puede causar problemas a la red eléctrica o a las
cargas alimentadas. Por lo tanto, las fuentes renovables se utilizan junto con otras fuentes de energía y
sistemas de almacenamiento para formar sistemas híbridos. Entre las que podemos destacar, los
volantines de inercia, los superconductores, la energía hidroeléctrica de bombeo, las pilas de
combustible y las baterías. Sin embargo, además de las baterías existen dispositivos que responden
rápidamente a problemas en el sistema, como los supercondensadores. De esta manera, este trabajo
pretende dar una revisión general de los sistemas de almacenamiento de energía utilizados junto con
energía renovable.
Fuentes de energía renovables utilizadas con almacenamiento
Con el agotamiento de los combustibles fósiles y la preocupación por el cambio climático,
investigadores de todo el mundo se esfuerzan por proponer nuevas fuentes de energía alternativas con
cero emisiones. Esto se ha centrado en la búsqueda de nuevos materiales para hacerlas más eficientes
y fiables. Además, el crecimiento de la demanda eléctrica hace necesaria la incorporación de nuevas
fuentes de energía, así como plantas de generación de gran capacidad.
Las fuentes de energía renovables son aquellas que no provienen de combustibles fósiles ni emiten

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CO2. Además, proporcionan energía a partir de fuentes consideradas inagotables y naturales, como el
viento, el sol, el agua y la biomasa. A continuación, se presentará una breve explicación de los
diferentes sistemas de almacenamiento de energías.
Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) han permitido abordar problemas de calidad como
interrupciones de potencia, mitigación de eventos transitorios y distorsiones armónicas que ocurren al
incorporar energías renovables a la red eléctrica. En estos dispositivos, la energía se puede almacenar
mediante magnetismo, inercia, presión, fenómenos electroquímicos y electrostática. Existen diversos
dispositivos de almacenamiento de energía descritos en la literatura, los cuales se explican a
continuación:
Almacenamiento de Energía Magnética Superconductora
El almacenamiento de energía magnética superconductora es un sistema compuesto por una bobina
superconductora, un sistema electrónico de potencia y un sistema de refrigeración criogénica. El
almacenamiento se realiza mediante el campo magnético generado por una corriente eléctrica en la
bobina sometida a la temperatura crítica de superconductividad. Las ventajas de los SMES son: alta
densidad de potencia, alta velocidad de respuesta, buen funcionamiento cíclico frecuente, larga vida
útil y altas tasas de carga/descarga (Papageorgiou et al., 2023). Su principal desventaja es la necesidad
de un sistema criogénico (-153°C) para mantener la conductividad en la bobina, lo que conlleva su
elevado costo.
Volante de inercia
El almacenamiento en el volante de inercia se realiza mediante el principio de masa rotatoria. El
intercambio de energía eléctrica y mecánica se realiza mediante un volante de inercia accionado por un
motor-generador (MG). Además de estos componentes, se requieren una interfaz electrónica de
potencia y rodamientos (Amiryar y Pullen, 2017). El volante de inercia presenta alta densidad de
potencia, alta velocidad de respuesta, densidad energética moderada, larga vida útil y un costo
moderado (Solar e Instalación, 2020).

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Figura 1. Algunos sistemas de almacenamiento de energía
Energía hidroeléctrica de bombeo (HPB)
La energía hidroeléctrica de bombeo es la tecnología de almacenamiento de energía a gran escala más
antigua. La HPB cuenta con dos embalses de agua a diferentes alturas. Esta diferencia, junto con la
capacidad de los embalses, permite el movimiento del agua de una turbina conectada a un alternador.
Su principal aplicación es el suministro de energía en períodos de baja demanda en aplicaciones de
alta potencia (GWh o MW). La principal desventaja es la infraestructura, que requiere dos espacios
con diferentes alturas (Ibrahim et al., 2008).
Celdas de combustible (FC)
Las pilas de combustible son dispositivos que convierten la energía de diferentes combustibles en
energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas. Las pilas de combustible (FC) han surgido
como dispositivos de almacenamiento de energía cuyo funcionamiento consiste en alimentarse con
combustible en el ánodo, mientras que en el cátodo se puede alimentar con oxígeno o aire. Las
reacciones químicas se convierten en energía eléctrica suministrada por un circuito externo. El voltaje
y la potencia de salida promedio en las celdas de combustible son de 0,7 V. Por esta razón, las FC se
conectan en serie para aumentar el voltaje y en paralelo para aumentar la potencia. Existen varios tipos
de FC según su electrolito. Los tipos de celdas que se encuentran en la literatura en combinación con
supercondensadores son: celda de combustible de intercambio de protones (PEMFC), celda de

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combustible de óxido sólido (SOFC), pila de combustible de alcohol directo (DAFC), que utiliza un
electrolito de alcohol o etanol, celda de combustible de carbonato fundido (MCFC), celda de
combustible de ácido fosfórico (PAFC) y pilas de combustible alcalinas (AFC) (Abdelkareem et al.,
2021). La celda FCPEM es una celda alimentada con hidrógeno puro o reformado con eliminación de
CO₂, con baja temperatura de operación (menos de 100 °C). La celda SOFC, cuyo electrolito es
cerámica sólida, su combustible es H₂/CO y CH₂, tiene una temperatura de operación de entre 700 y
1000 °C. La celda DAFC utiliza una membrana de nafion como electrolito, su combustible es metanol
o etanol y opera a temperaturas inferiores a 60 °C. La celda MCFC utiliza una sal de carbonato
fundido con una matriz cerámica porosa como electrolito, su combustible es gas combustible derivado
del carbón, metano o gas natural, y tiene una temperatura de operación de aproximadamente 650 °C.
La celda PAFC opera con un electrolito de ácido fosfórico. El hidrógeno se deriva de hidrocarburos o
combustibles que contienen hidrógeno y tiene una temperatura de funcionamiento de 160 a 220 °C.
Los AFC tienen un electrolito de KOH o NaOH, su combustible es hidrógeno y su temperatura de
funcionamiento oscila entre 23 y 70 °C (Abdelkareem et al., 2021).
Baterías
Las baterías almacenan energía mediante reacciones químicas para convertirla en energía eléctrica.
Existen diversos tipos de baterías según los materiales que las componen. La literatura reporta el uso
de baterías de plomo-ácido sulfúrico (SC) con baterías de níquel-metal hidruro (NiMH), baterías de
plomo-ácido sulfúrico y baterías de iones de litio para la implementación de energías renovables
(Chotia y Chowdhury, 2016) (Guo et al., 2023). Las baterías de níquel-metal hidruro (NiMH)
consisten en un cátodo con partículas de Ni(OH)2 y un ánodo con partículas de hidruro metálico
separadas por un polímero impermeable a los gases y un electrolito de KOH (Cassayre et al., 2022).
Son económicas y brindan alta seguridad. Además, se han utilizado en vehículos eléctricos (HEV),
pero actualmente están siendo reemplazadas por baterías de iones de litio (Li-ion). Las baterías de
iones de litio tienen altas densidades de energía gravimétrica y volumétrica, y una baja tasa de
autodescarga. Están formadas por ánodos con un material activo a base de carbono y un cátodo con
material activo a base de óxido metálico, electrolito de hexafluorofosfato de litio (LiPF6) y un
separador de membrana porosa (polipropileno (PP), polietileno (PE), o mezcla de estos últimos (Kabir

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& Demirocak, 2012). El plomo sulfúrico está formado por un ánodo de Pb y un cátodo de PbO2,
electrolito de electrolitos acuosos con ácido sulfúrico. Su principal ventaja es su economía y su
principal desventaja es el daño a la salud (Lopes & Stamenkovic, 2020). La Tabla 2 muestra algunas
aplicaciones de las baterías SC híbridas.
Supercapacitor
En su configuración física, contiene dos electrodos: un ánodo y un cátodo, separados por una
membrana que los separa eléctricamente y permite el paso del electrolito. El electrolito puede ser
acuoso u orgánico. Los electrodos tienen una alta área superficie y una gran cantidad de poros que
permiten la penetración de los iones del electrolito. La capacitancia está fuertemente influenciada por
la superficie.
El supercondensador tiene mayor potencia específica, pero menor energía específica. Por lo tanto, a
diferencia de las baterías, su carga y descarga es rápida. Esta característica permite proporcionar
respaldo de energía en periodos cortos de tiempo.
CONCLUSIONES
La incorporación de sistemas de almacenamiento junto a fuentes renovables resulta imprescindible
para afrontar la variabilidad de generación y garantizar la estabilidad de la red eléctrica. Cada
tecnología revisada presenta ventajas y limitaciones específicas: los SC, SMES y los volantes de
inercia destacan por su alta densidad de potencia y rápida respuesta, mientras que las baterías y las
pilas de combustible ofrecen mayor capacidad energética a costa de tiempos de carga más prolongados
o requisitos de infraestructura compleja. La integración estratégica de estos dispositivos en
configuraciones híbridas optimiza la eficiencia global, mitigando eventos transitorios y mejorando la
calidad de suministro. Se recomienda profundizar en el desarrollo de sistemas de gestión inteligente y
mejorar la durabilidad de los componentes para impulsar la transición energética.
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