Por: Nelson Hernández
La transición energética, ha cambiado un paradigma energético que decía: La electricidad no se almacena, se produce y se consume.
Hoy, ¿a raíz de la electricidad generada por las fuentes renovables intermitentes?[1] …(para mi todas las energías son intermitentes, dejan de serlas cuando tienen suficiente almacenamiento) se han desarrollado tecnologías para poder almacenar grandes volúmenes de energía eléctrica, son las llamadas “grandes baterías”, y que cada día se hacen más comunes transformándose en Plantas de Almacenamiento Eléctrico (PAE).
Las PAE, compiten abiertamente con las plantas de generación termoeléctricas con base de gas, que son las de menor LCOE.
Dentro de algunas de las características más resaltantes de las PAE, están:
- Reaccionan en segundos (milisegundos) ante un apagón, por lo cual el usuario no se entera del evento. Este tiempo de reacción es mucho menor que el de una máquina termoeléctrica, aun cuando está en situación rodante (operativa al mínimo).
- En caso de un apagón, la energía que proporciona es temporal hasta tanto se restaure el suministro eléctrico principal. El diseño estándar es de 4 horas de suministro. Por otra parte, son utilizados para suministrar energía renovable a las redes eléctricas con el objeto de reducir el costo del Kwh servido.
- Las PAE no producen emisiones de gases de efecto invernadero durante su operación, lo que las hace más amigables con el ambiente en comparación con los generadores termoeléctricos, que queman combustibles fósiles.
- Los costos operativos son generalmente más bajos, ya que no requieren combustible y tienen menos componentes móviles. El mantenimiento es mínimo y se centra en la gestión de la batería y el sistema de control.
- La inversión en PAE es 60 % más barata que la de una generación a gas con ciclo combinado. Siendo la de PAE igual a 750 $/Kw
En resumen, las plantas de almacenamiento de electricidad ofrecen una alternativa más limpia, eficiente y flexible para cubrir apagones, adaptándose mejor a las necesidades energéticas actuales y futuras. En la Gráfica 2 , se muestra la mezcla de generación eléctrica horaria para el estado de California (EE.UU.), donde destaca la participación de las renovables y de las PAE.
Por otra parte, la capacidad de energía que pueden almacenar las PAE dependerá de la duración (tiempo) del suministro firme de energía. A nivel internacional, para su diseño, se ha tomado ese tiempo igual a 4 horas.
La duración de 4 horas es una referencia común en la industria de almacenamiento de energía para determinar la capacidad de descarga de una batería. Esta duración se utiliza porque equilibra la capacidad de energía (MWh) y la potencia de descarga (MW), proporcionando un tiempo razonable para suministrar energía de manera continua, y superar el evento (generalmente un apagón) que originó su utilización. A continuación, algunas razones para elegir 4 horas:
- Equilibrio de Capacidad y Potencia : Un tiempo de 4 horas es un punto intermedio que permite a la batería proporcionar una cantidad sustancial de energía sin requerir un tamaño desmesurado o una capacidad excesiva.
- Aplicaciones Comunes : Muchas aplicaciones de almacenamiento de energía, como la regulación de frecuencia, soporte de carga y respuesta a picos de demanda, requieren capacidad de suministro de energía de varias horas. Las 4 horas suelen ser suficientes para cubrir estas necesidades.
- Estándar de la Industria : La duración de 4 horas se ha convertido en un estándar de la industria porque muchas especificaciones técnicas y evaluaciones de rendimiento de baterías se basan en este período.
- Costos y Eficiencia : Diseñar una batería para un tiempo de descarga de 4 horas puede ser más eficiente y rentable en comparación con baterías diseñadas para duraciones más largas o más cortas. Ofrece un buen equilibrio entre la inversión y el rendimiento.
El tiempo de descarga seleccionado internacionalmente es de 4 horas, lo cual indica la energía que puede entregar esa PAE. Así tenemos que un PAE de 100 MW, puede entregar 400 Mwh de energía firme. Una casa consume de media 15 Kwh/día . Las horas de mayor consumo son de 6 a 10 pm , con un promedio de 0,93 Kwh por cada hora. Hipotéticamente el PAE de 100 MW puede alimentar a 86 mil casas por 4 horas.
Por supuesto, algunas baterías pueden estar diseñadas para duraciones más cortas o más largas según los requisitos específicos de la aplicación. Pero 4 horas es una referencia útil y combinada adoptada internacionalmente.
El futuro
En la medida que avanza la transición energética, se hace más imperativa la existencia de las PAE.
La gráfica a continuación muestra los “top ten” en almacenamiento de energía eléctrica para el 2023. Estos 10 países totalizan el 94,6 % del total mundial que se situó en 55,7 GW.
A nivel regional, Asia&Pacífico lidera con 30,5 GW. Le sigue Norte América con 16,2 MW, Europa 5,7 y África con 0,3 GW, para un total de 52,7 GW.
El líder mundial en PAE es China con 27,1 GW, equivalente al 48,6 % del total mundial. Los próximos dos son: EE.UU. con 15,8 y Reino Unido con 3,6 GW, equivalente al 28,3 % y 6,5 %, respectivamente, del total mundial.
La Agencia Internacional de Energía estima que se necesitarán 1300 GW de almacenamiento en baterías para 2030 a fin de respaldar la capacidad de energía renovable necesaria para cumplir el objetivo de calentamiento global de 1,5 °C. Así mismo, indica que de continuar la tasa de crecimiento del 121% ocurrida en el 2023, el objetivo 2030, se cumplirá 2 años antes, 2028.
Las PAE, vinieron para quedarse y ser complemento de las energías renovables en la transición energética.
Grafica 1
Gráfica 2
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[1]
La solar espacial , deja a un lado la intermitencia motivada a la presencia de nubes (ausencia del sol). Más allá de 50 kms de la superficie terrestre tal ausencia desaparece.
