Megabaterías: un hogar para las energías renovables

Cuando hablamos de energía renovable nos referimos a las tecnologías que permiten su producción, pero también su distribución, almacenamiento y consumo. Y eso va desde unos paneles solares o unos aerogeneradores hasta tecnologías como el V2G, que permite que los coches eléctricos aporten energía al sistema almacenándola en sus baterías, o el uso de baterías en los hogares. Si extrapolamos ese último principio a gran escala, nos encontraremos con las megabaterías que empiezan a proliferar en la nueva economía sostenible.  

Porque no se trata tan solo de sustituir centrales de carbón y de gas por parques eólicos y plantas solares. También es preciso adaptar el sistema eléctrico a una presencia masiva de fuentes energéticas limpias y …. variables. La generación eólica y solar fotovoltaica está a salvo de conflictos entre países o de crisis de suministro. Solo depende de que sople el viento o salga el sol.

Y es ahí donde entra en juego el almacenamiento energético. Un conjunto de tecnologías destinadas a almacenar energía cuando no es necesaria y utilizarla cuando lo requiera el sistema eléctrico para garantizar el suministro y mantener la red en el necesario equilibrio técnico. Es decir, inyectando la misma energía que se consume en cada momento, para mantener a raya parámetros imprescindibles como la tensión y la frecuencia y evitar apagones u otras incidencias. Aunque no haya suficiente viento o luz solar para responder a la demanda existente en un momento dado.

 

 

Megabaterías: un nuevo paradigma de almacenamiento

Hasta ahora, la solución de almacenamiento más extendida eran las centrales hidroeléctricas de bombeo, que consumen electricidad en horas valle para elevar agua a un embalse superior y la liberan para generar cuando se necesita. Sin embargo, en este artículo nos centraremos en una tecnología todavía poco desarrollada, pero que va a crecer exponencialmente en los próximos años: la de las grandes baterías estacionarias (BESS, Battery Energy Storage System, por su denominación en inglés) conectadas a la red eléctrica, capaces de consumir o de suministrar energía de la misma en función de las necesidades del sistema.

Según las previsiones de S&P Global, la capacidad de almacenamiento en baterías conectadas a la red se incrementó en 2023 un 57% hasta alcanzar 40 gigavatios (GW) y seguirá creciendo intensamente hasta situarse en unos 70 GW para 2030, con China y EE. UU. como principales impulsores del proceso. La consultora Bloomberg NEF, por su parte, pronostica que, a 2040, las instalaciones de almacenamiento de energía a escala mundial alcanzarán 1.091 GW/2.850 GWh, frente a los 9 GW/17 GWh registrados en 2018, lo que requerirá una inversión de 662.000 millones de dólares.

¿Para qué sirven?

Flexibilidad, estabilidad, fiabilidad, seguridad son palabras que siempre han caracterizado los sistemas eléctricos y que tradicionalmente se alcanzaban con plantas alimentadas por combustibles fósiles. El reto ahora es seguir cumpliendo esos retos con un sistema eléctrico dominado por tecnologías renovables. Es decir, sin emitir CO2, pero garantizando que la electricidad llega allí donde se necesita en el momento en que se necesita.

O, dicho de otro modo, el almacenamiento de electricidad resulta clave para conseguir la máxima integración de energías renovables variables -como la eólica y la solar- en el sistema, dada su elevada capacidad de absorber rápidamente energía de la red, almacenarla y reinyectarla posteriormente.

Las modernas megabaterías conectadas al sistema eléctrico presentan la ventaja de ofrecer diversos servicios y funcionalidades a la red, lo que favorece la eficiencia de estos sistemas y su sentido económico. A continuación, te detallamos seis funcionalidades que pueden prestar estos sistemas de almacenamiento para favorecer la integración masiva de energías renovables en los sistemas eléctricos.

1. Reserva operativa

Las megabaterías pueden prestar una respuesta rápida aportando capacidad adicional ante cualquier potencial desequilibrio técnico del sistema, como variaciones de frecuencia por excesos no previstos en la demanda eléctrica. La generación eólica y solar tienen una menor inercia o energía cinética que las tecnologías hasta ahora tradicionales, lo que las hace más sensibles a potenciales desajustes súbitos entre la generación y la demanda. Además, pese a los grandes avances que se han producido en los sistemas que pronostican la generación eólica o solar, registran un mayor margen de error que las tecnologías gestionables. Las megabaterías pueden aportar la reserva de capacidad suficiente para equilibrar rápidamente el sistema en tales situaciones.

2. Suavizado de pendientes (ramping)

En los sistemas eléctricos tradicionales, la curva de demanda eléctrica adopta cada día la forma de una curva de camello, con dos picos, que se producen a primera hora de la mañana, cuando las personas nos preparamos para ir al trabajo, y de la noche, cuando regresamos a casa después de la jornada laboral. En un sistema renovable la curva de camello se transforma en una curva de pato, principalmente porque la energía solar produce en las horas centrales del día y cae abruptamente en horas de oscuridad. Los sistemas de almacenamiento permiten dar una rápida respuesta a estas rápidas variaciones o rampas en la producción eléctrica, sin necesidad de invertir en nuevas centrales de generación.

3. Arbitraje

El arbitraje consiste en suministrar energía al sistema en horas de precios elevados (es decir, de elevada demanda) y almacenarla en horas de precios reducidos (típicamente de baja demanda). Las megabaterías son muy adecuadas para realizar esta función, que aporta flexibilidad al sistema y suaviza las oscilaciones en la generación eléctrica. De esta forma, evitan la construcción de nuevas instalaciones sólo para atender picos de demanda. Por esta vía, las oscilaciones de precios de la electricidad tienden a suavizarse.

4. Smoothing

Las megabaterías pueden suavizar los cambios súbitos de tensión o de frecuencia en la red que suceden, por ejemplo, cuando varía la generación fotovoltaica por el paso de nubes o la generación eólica por variaciones drásticas en las rachas de viento. Colaboran así con el operador de la red eléctrica para mantener el equilibrio técnico del sistema.

5. Ahorro de inversiones en transporte y distribución

Las soluciones basadas en megabaterías permiten evitar inversiones en nuevas líneas de transporte y distribución eléctrica derivadas de la necesidad de evitar congestiones en el sistema, cuando se produce una elevada producción y las redes no tienen capacidad suficiente para absorberla. Esta solución, además, tiene un menor impacto medioambiental que la construcción de nuevas líneas eléctricas.

6. Laminado de picos de potencia (peak shaving)

En un sistema eléctrico renovable donde existe una mayor variabilidad en las centrales de generación eléctrica, el operador del sistema puede verse en la necesidad de requerir la construcción de nuevas centrales de energías fósiles sólo para cubrir potenciales picos de potencia y garantizar la fiabilidad del sistema y la seguridad de suministro. Las megabaterías pueden cumplir esta función, evitando la inversión en nuevas centrales de refuerzo.

Además de estas seis funcionalidades que las megabaterías prestan a las redes eléctricas, puede ser de gran ayuda en otros contextos como áreas sin conexión a la red, entornos insulares o pequeñas redes, permitiendo gestionar el sistema de forma fiable sin recurrir a soluciones fósiles.

No podemos olvidar tampoco aplicaciones más allá del contador (behind the meter), donde el consumidor puede recurrir a este tipo de sistemas para reducir su dependencia de la red e incluso prestar servicios a la misma en determinados momentos.

La mayor batería de Texas

Una muestra de las perspectivas que ofrece la tecnología de grandes baterías para servicio de la red está en la operación que ha suscrito recientemente la compañía española ACCIONA Energía al adquirir la mayor batería del estado de Texas así como una cartera de otros seis proyectos en desarrollo que suman 1,23 gigavatios de potencia, equivalentes a la capacidad de una central nuclear de tamaño medio.

El proyecto más desarrollado es el de Cunningham, a 34 kilómetros de Dallas, operativo desde  el primer cuatrimestre de 2023, y que constituye la mayor batería conectada a la red de Texas, con una potencia de 190 MW y una capacidad energética de 380 MWh, instalada sobre una superficie aproximada de 6 hectáreas. El resto de proyectos irán entrando en servicio en los próximos tres años, contribuyendo a un sistema energético renovable.

 

Fuente:

• IRENA

Imágenes:

• ACCIONA