El almacenamiento de energía es un factor clave para la
gestión de la producción renovable y la estabilidad del sistema eléctrico ante
la penetración masiva de esta producción intermitente. En AleaSoft se ha
realizado un análisis del almacenamiento en baterías y con hidrógeno como
medios para cumplir con los objetivos europeos de descarbonización del sector
de la energía.
El almacenamiento de energía
Al pensar en medios de almacenamiento de electricidad, lo
primero que nos viene a la mente son las pilas o baterías. Desde su invención
en 1800 por Alessandro Volta, este medio de almacenamiento de energía se ha
vuelto muy conocido por todos y muy utilizado en infinidad de aplicaciones como
forma de alimentar dispositivos que no se conectan a la red eléctrica. Aunque
no es el único medio de almacenamiento de energía, pues se trata de convertir
la energía eléctrica en otro tipo de energía que permita su conservación y que
luego pueda transformarse nuevamente en energía eléctrica. Al igual que las
baterías, existen otros medios que permiten el almacenamiento como las reservas
hidroeléctricas con las estaciones de bombeo, el hidrógeno con las pilas de
combustible y algunas otras más rebuscadas.
Con el paso de los años, han surgido nuevas tecnologías que
han mejorado el desempeño de las baterías. Actualmente, las mismas representan
la posibilidad de gestionar de forma eficiente una planta de energía renovable.
También entran a jugar un papel importante en el autoconsumo tanto en el sector
residencial como empresarial. Ya desde AleaSoft se ha comentado en ocasiones
anteriores sobre iniciativas a nivel europeo para favorecer el autoconsumo,
fundamentalmente propiciado por el abaratamiento de los paneles solares
fotovoltaicos que ha generado una revolución en el sector.
Precio del almacenamiento en baterías
El precio de las baterías ha ido reduciéndose también cada
año. Considerando el precio por unidad de almacenamiento, los datos muestran
que el precio de las baterías de ion‑litio en 2018 representó poco más del 15% de su precio en 2010.
Esto representa que el precio se hizo 6 veces más
bajo en un período de 9 años.
La tendencia de este precio es a disminuir con los avances
tecnológicos. Esto conlleva a que cada vez, las baterías se vuelven una
alternativa rentable para más aplicaciones que requieren el almacenamiento de
energía.
Aplicaciones de las baterías. Red eléctrica y autoconsumo.
El principal uso que tienen actualmente las baterías en el
sistema eléctrico es para el ajuste de frecuencia del sistema. Las baterías son
especialmente apropiadas para este fin por su rápido tiempo de respuesta. Sin
embargo, la continua reducción del precio de esta tecnología, hace que cada vez
se vuelva más atractiva para utilizarla como forma de almacenamiento a gran
escala. Incluso algunos Planes Nacionales Integrados de Energía y Clima (PNIEC)
contemplan el escenario de una capacidad de almacenamiento en baterías
incorporada a la red en un futuro cercano. Por ejemplo, en el caso de España se
prevé que, para la gestión de la demanda, en 2030 se cuente con una capacidad
adicional de 2,5 GW de potencia equivalente en baterías.
El almacenamiento de la energía es fundamental para la
transición energética hacia las fuentes renovables. La naturaleza
intrínsecamente no gestionable de las fuentes renovables exige la
implementación de tecnologías suplementarias que permitan su gestión. Es aquí
donde las baterías entran a jugar un papel decisivo. Una instalación
fotovoltaica, por ejemplo, tendrá producción en las horas de irradiación solar,
mientras que no podrá producir durante la noche. Si la instalación incluye un
banco de baterías que permitan el almacenamiento de la energía generada en las
horas de mayor producción, entonces esta instalación podría disponer de esa
energía en los momentos que sea más rentable.
Evidentemente, en el caso concreto del autoconsumo, que es mayoritariamente
fotovoltaico, la decisión de colocar o no baterías en la instalación muchas
veces no es simple. Por ejemplo, en el caso residencial, la decisión cae por su
peso. Durante las horas de mayor producción, las personas están normalmente
fuera de casa, trabajando. Es ya entrada la tarde y durante la noche que se
concentra el mayor consumo en un hogar. Por lo tanto, el perfil de consumo no
concuerda con el de generación de los paneles, así que lo más eficiente es
disponer de baterías que almacenen esa energía y pueda consumirse en las horas
de mayor demanda del hogar. No obstante, incorporar baterías a la instalación
incrementa de forma sustancial la inversión inicial requerida. Por lo tanto, el
problema es más complejo. Es necesario un análisis económico para determinar si
compensa más poner las baterías y poder consumir esta energía en casa, o verter
la producción a la red y recibir la compensación.
Sin embargo, en el caso de empresas, el escenario es
distinto, las horas de producción coinciden casi en su totalidad con una
jornada laboral como norma general. Igualmente, debería hacerse un estudio de
rentabilidad para decidir si se dispone de baterías para almacenar el excedente
de producción, sobre todo en los fines de semana, o si por el contrario, es más
conveniente verter la producción de los días no laborables directamente a la
red, con la consecuente retribución.
Según un reciente estudio de Lazard sobre el coste del
almacenamiento de energía, la tecnología que predomina en las baterías
empleadas para este fin es la de Litio-ion. Sin embargo, la tecnología idónea
para cada escenario varía con las características de cada caso. En este
sentido, por ejemplo, para el uso en autoconsumo residencial como parte de un
sistema fotovoltaico, la batería más recomendada es aquella que sea de ciclo
profundo. Esto significa que está diseñada para ser descargada casi completamente
de manera regular. Esta característica, una batería de Litio‑ion no
la permite, pues por lo general se ven dañadas
cuando su nivel de carga es inferior al 20% de su capacidad total. Para este
escenario son más recomendables baterías de plomo-ácido,
similares a las de los coches convencionales.
El coste del almacenamiento de energía en cada sector
depende en gran medida de la capacidad total requerida y de la tecnología
empleada, que responde a los requerimientos de funcionamiento de cada caso. Por
ejemplo, en aplicaciones que están conectadas a la red, suelen ser utilizadas
baterías de Litio‑ion o baterías de flujo
de vanadio o de zinc‑bromo. Sin embargo, en aplicaciones que no están directamente conectadas a la red, ya sea en uso comercial,
industrial o residencial, están presentes también las baterías de Litio‑ion,
pero además baterías
de plomo‑ácido.
Proyectos de baterías conectadas a la red eléctrica
Ya existen en el pasado reciente ejemplos de iniciativas
llevadas a cabo con éxito en la instalación de almacenamiento con baterías. Una
de ellas es el caso del proyecto Almacena, llevado a cabo por Red Eléctrica de
España (REE) en 2013, cuando instaló una batería de Litio‑ion
con una potencia de 1 MW y capacidad de 3 MWh en la subestación de Carmona.
Iberdrola puso en marcha un sistema de almacenamiento de
energía de baterías de 3 MWh en el municipio de Caravaca de la Cruz, en la
región de Murcia. Esta instalación permitiría hasta cinco horas de energía de
respaldo a las redes locales en caso de que se produzca un apagón. La
tecnología empleada es de Litio‑ion y afirman que es el primer
proyecto de distribución de baterías
de iones de litio conectadas a la red en España.
Existen también iniciativas de conceder una segunda vida a
las baterías de los vehículos eléctricos, utilizándolas como sistemas de
almacenamiento aún usables en generadores fotovoltaicos o eólicos. En el pasado
ya varias universidades conjuntamente con empresas privadas han desarrollado
proyectos en este sentido. Recientemente, se publicó un interesante estudio de
la Universidad Politécnica de Madrid, que evalúa la posibilidad de utilizar las
baterías de la flota de vehículos eléctricos enchufables para proporcionar
capacidad de almacenamiento adicional a las hidroeléctricas. Estas centrales
producen un gran impacto en los ecosistemas fluviales debido a las
fluctuaciones bruscas de caudal que originan en los cauces de los ríos. Según
la investigación realizada, la acumulación de energía en las baterías de los
vehículos eléctricos favorecería el trabajo más gradual de las plantas
hidroeléctricas y disminuiría el estrés fluvial.
El futuro del almacenamiento
En diciembre del 2019, la Comisión Europea dio luz verde a
3200 millones de euros de ayudas en siete países para el desarrollo de
tecnologías altamente innovadoras y sostenibles para baterías de iones de
litio. Se calcula que esta iniciativa desbloqueará 5000 millones de euros adicionales
en inversiones privadas, y está previsto que finalice en 2031 con diferentes
plazos para cada subproyecto.
En AleaSoft se considera que la capacidad de almacenamiento
de energía es imprescindible para la implementación definitiva de las energías renovables
como principal fuente de generación de electricidad. Tanto a nivel residencial
como industrial, el almacenamiento en baterías permitirá la gestión eficiente
de la producción intrínsecamente inestable de una planta de generación
renovable, utilizando el excedente en las horas de mayor producción para cargar
las baterías y empleando la energía almacenada en las horas de mayor demanda.
No obstante, las baterías no representarán la fuente
fundamental de almacenamiento a medio o largo plazo, este papel lo jugará el
hidrógeno. La combinación baterías e hidrógeno será una fuente clave de
producción de energía sin emisiones contaminantes en las horas en las que la
producción renovable es insuficiente.
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