Almacenamiento en baterías y por bombeo: La sinergia perfecta

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y por bombeo :

Las tecnologías de almacenamiento de energía son fundamentales para que la descarbonización y la transición a una nueva combinación de energía tengan éxito. Dos tecnologías diferentes ofrecen una solución viable para la demanda requerida en capacidad de almacenamiento de energía: almacenamiento eléctrico por bombeo de energía hidroeléctrica (o calor) (PHES, por su siglas en inglés) y almacenamiento de batería. Mientras que la primera es una tecnología bien conocida y establecida, la segunda es nueva pero se está desarrollando rápidamente. Estas dos tecnologías son muy diferentes y tienen sus limitaciones.

Según Bloomberg New Energy Finance (BNEF), el mercado global de almacenamiento de energía se duplicará seis veces desde ahora hasta 2030. Esto equivale a un punto de inicio de 5 GWh en 2016, a 300 GWh para 2030, con un total de US$ 103 mil millones invertidos en energía durante ese período. Se estima que el 70 % de esta capacidad se distribuirá en ocho países: Estados Unidos, China, Japón, India, Alemania, Reino Unido, Australia y Corea del Sur. Esta tendencia es similar a la expansión del mercado que experimentó la energía solar entre 2000 y 2015, cuando la cuota de mercado de la generación de energía solar fotovoltaica se duplicó siete veces.

Se anticipa que este crecimiento será impulsado no solo por el desmantelamiento progresivo de los combustibles fósiles sino, lo que es más importante, por la creciente necesidad de gestionar con éxito los riesgos de producción asociados con una red alimentada con energía renovable. Por lo tanto, este artículo pretende proporcionar una visión general del nuevo paradigma de almacenamiento de energía.

Consideraciones tecnoeconómicas Los costos de las baterías de ion litio se están reduciendo a una tasa significativa, de US$ 1,200/kWh en 2012 a US$ 700/kWh en 2017. BNEF predice que el costo caerá aún más de US$ 700/kWh en 2016 a US$ 300/ kWh en 2030. Esta caída significativa en los precios favorecerá las inversiones en las tiendas de baterías y la producción en masa de baterías para una amplia gama de aplicaciones. * Revista RD Energía se responsabiliza de la traducción de este artículo y exime en su totalidad a sus autores.

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Por otro lado, PHES es una tecnología muy económica, ya que cuesta alrededor de US$ 200/kWh a US $250/ kWh1, lo que la convierte en una opción muy competitiva en cuanto a costos en comparación con las tecnologías de almacenamiento de batería2.

Además, los costos de capital para soluciones a escala de red para ambas tecnologías también difieren; para PHES, los costos de capital varían de US$ 1.5 millones a US$ 2.5 millones por MW de capacidad instalada; mientras que las soluciones de batería a escala de red se estiman en aproximadamente US$ 3.5 millones por MW instalado3. La capacidad de PHES para nivelar la demanda y el exceso de energía permite que las plantas funcionen con la máxima eficiencia que se requiera, creando así un mejor retorno de la inversión.

Con respecto a los costos del ciclo de vida, las baterías de iones de litio deben reemplazarse cada 10 a 15 años, según sus patrones de uso y la cantidad de ciclos de uso. Por lo tanto, una instalación de almacenamiento de baterías deberá reemplazarse al menos seis veces durante la vida útil potencial de 100 años de un proyecto de almacenamiento por bombeo4. Según la BNEF, se espera que las baterías de iones de litio disminuyan en precio a US $ 120/kWh en 2025, lo que significa que los costos del ciclo de vida completo, incluida la Operación y el Mantenimiento, podrían caer en el rango de US$ 200/kWh a US$ 300/kWh para 2025, lo que los colocará en una muy buena posición económica frente a PHES5.

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The Cost of Pumped Hydroelectric Storage. Oscar Galvan-Lopez 11/12/2014., Stanford University, 2014 Renewable Energy Technologies: Cost Analysis Series. Volume 1: Power Sector, Issue 3/5. Irena Working Paper.

Lazard´s levelized cost of storage. Version 2.0.

Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. Edited by Jürgen Garche, Chris K. Dyer, Patrick T. Moseley, Zempachi Ogumi, David A. J. Rand, Bruno Scrosati.

Lithium-Ion Battery Costs and Market. Bloomberg New Energy Finance.

Perspectivas de futuro El almacenamiento de energía se puede implementar tanto en la red como en el hogar o negocio de un consumidor individual. Si bien los principios del almacenamiento de energía involucran tecnología compleja, su economía está determinada por el tipo de cliente, la ubicación, las necesidades de la red, las regulaciones, la forma de carga del cliente, la estructura de la tarifa y la naturaleza de la aplicación. También es excepcionalmente flexible en su capacidad para apilar flujos de valor y cambiar su envío para satisfacer diferentes necesidades en el transcurso de un año, o incluso una hora. Estas corrientes de valor están creciendo tanto en valor como en escala de mercado6.

El desempeño del mercado de almacenamiento de energía fue sólido en 2016, con 500 MWh de nueva capacidad instalada durante el primer semestre del año y 1 GW de nueva capacidad instalada al final del año. Más del 90 por ciento de la nueva capacidad eran baterías de iones de litio, y el resto correspondía a baterías de plomo-ácido y baterías de flujo redox.

6 Battery Storage: The next disruptive technology in the power sector. McKinsey and Company, 2017.

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Según la Perspectiva de Energía 2017 de la Agencia Internacional de Energía (AIE), las tecnologías de almacenamiento de energía representarán casi el 70 por ciento de la inversión global y proporcionarán el 40 por ciento de la electricidad mundial para 2040. El informe también destaca el hecho de que los costos de las baterías se han reducido en un 40 por ciento desde 2010.

Además, el informe también señala que: mientras que las “tendencias de mercado y políticas positivas” están impulsando más capacidad en el mercado, “se necesitan 21 GW adicionales de capacidad para 2025, lo que requerirá varios cambios en la política energética”. Es inevitable que el auge de las energías renovables genere una gran diversidad de soluciones de almacenamiento y suministro, que en última instancia dependerán de los recursos y las necesidades geopolíticas de cada región y ubicación. Por ejemplo, las tecnologías de almacenamiento de baterías podrían ser más apropiadas para economías en desarrollo, donde hay grandes áreas sin conexión a la red y solo se requieren pequeñas cantidades de energía.

Aunque las baterías pueden proporcionar tiempos de respuesta rápidos, aún deben mostrar su potencial para proporcionar la gama completa de servicios auxiliares necesarios para soportar la red. Sin embargo, PHES se considera una tecnología histórica, probada y confiable, que puede satisfacer la demanda de la red y ofrecer una producción sostenida hasta por un siglo.

Además, en comparación, las tecnologías de almacenamiento de baterías son más rentables para liberar pequeñas cantidades de energía en un corto período de tiempo con altos niveles de potencia, mientras que PHES es más rentable para almacenar y liberar grandes cantidades de energía en un corto período. Por lo tanto, no se puede descartar el hecho de que ambas tecnologías desempeñarán un papel crucial en el desarrollo y expansión de una red futura impulsada por tecnologías renovables.

Conclusión El aumento de las energías renovables conducirá inevitablemente a una diversidad de soluciones de almacenamiento y suministro. El rango de estas soluciones dependerá de los recursos de regiones y ubicaciones particulares7. Por lo tanto, el futuro para las baterías y las tecnologías de almacenamiento por bombeo será “optimista”. El almacenamiento de energía es esencial para equilibrar la oferta y la demanda. Aunque los picos y los mínimos de la demanda a menudo se pueden anticipar y satisfacer aumentando o disminuyendo la generación en un plazo relativamente breve. En un sistema con bajas emisiones de carbono, los sistemas de energía renovable intermitentes (RES) hacen que sea más difícil variar la producción, y los aumentos de la demanda no necesariamente corresponden al aumento en la generación de RES. Por lo tanto, se requieren niveles más altos de almacenamiento de energía para la flexibilidad de la red y la estabilidad de la red y para hacer frente al uso creciente de la energía eólica y solar intermitentes8.

Además, las ciudades inteligentes, que se están convirtiendo cada vez más en un objetivo clave de la política energética, requieren redes inteligentes y almacenamiento inteligente.

Por lo tanto, es conveniente que los creadores de políticas y los gobiernos hagan sinergias con los actores clave del sector privado para desarrollar aún más el almacenamiento de baterías y las soluciones de PHES, ya que estas tecnologías serán importantes para lograr no solo un futuro de energía renovable global sino también un futuro de energía sostenible.

7 Batteries vs pumped storage hydropower – a place for both? Renewable Energy New Economy, 2017 8 The future role and challenges of Energy Storage. European Commission Working Paper, 2017

Artículo de la Revista Electric Energy online.

https://electricenergyonline.com/energy/magazine/1142/article/Battery-Storage-and-Pumped-Storage-Power-The-Perfect-Synergy.htm

Autores: Gabriel Hurtado, energy solutions manager at Mitie Paul Oluwabunmi, operations officer at the OPEC Fund for International Development, are specialists in international energy solutions & strategies.