El almacenamiento de energía es un concepto que muchos probablemente no habrían pensado un segundo hace algunos años atrás. Sin embargo, hoy la palabra aparece en todas partes.
La imperativa Transición Energética
Desde el descubrimiento de los combustibles fósiles, estos han sido un enorme parte de los sistemas de energía. Son esencialmente una casa compacta de energía, almacenada en forma de cadenas de carbono. Sin embargo, a medida que surgen los problemas con la adición de CO2 en la atmosfera, la necesidad de realizar la transición a una producción de energía bajo en carbón se vuelve más y más urgente
Esta transición energética ha recorrido un largo camino al reducir el costo de la producción de energía solar y eólica en 88% y 68%, respectivamente, expresado mediante el LCOE (Levelized Cost of Energy). Al mismo tiempo, la producción desde estas fuentes se ha incrementado más del 620%, como se observa en la Figura 1. Sin embargo, existe un problema heredado con esta producción dependiente del clima: no es posible decidir cuando desea producir energía a partir de ella. Aquí es donde el ingreso del almacenamiento se convierte en una parte esencial de la cadena. La electricidad debe ser producida y utilizada al mismo tiempo. Por lo tanto, necesitamos ser capaces de almacenar energía si queremos producir energía para ser más confiables que las fuentes libres de combustibles fósiles como la solar o eólica.
La carrera por el almacenamiento
A medida que el mundo reinicia después del Covid, la transición verde está en el foco de muchos países, especialmente la transición energética. Estos países desean tener una mayor proporción de renovable en su sistema y ahora se están dando cuenta que necesitan más almacenamiento y producción flexible. Esto generará un desarrollo masivo del mercado de almacenamiento y marcará el inicio del próximo boom de inversiones.
De ser virtualmente inexistente, los nuevos desarrollos en almacenamiento aparecerán masivamente rápidos en los próximos años y verán una capacidad instalada adicional de casi 800 GWh para el 2030 según estimaciones de Wood Mackiezie, tal como se muestra en la Figura 2: e acuerdo con Bloomberg NEF, las inversiones totales en este mercado superarán $600 mil millones hasta 2040.
Asimismo, de acuerdo con Bloomberg NEF, las inversiones totales en este mercado superarán $600 mil millones hasta 2040.
¿En qué consistirá el mercado?
Se habla mucho de cuales de las diferentes tecnologías cubrirá este mercado que van desde volantes y baterías líquidas hasta hidrógeno y aire comprimido. Como se puede observar en la Tabla 1, la diferencia en características son tantas como las tecnologías:
Las tecnologías además tienen diferentes ventajas y proveerán otro tipo de estabilidad al sistema en diferentes situaciones. Por ejemplo, la pérdida de inercia en el sistema que proviene del desmantelamiento de grandes generadores, como las centrales de carbón y plantas nucleares, se puede ayudar agregando volantes o baterías que puedan responder en milisegundos a las señales de la red. Sin embargo, estas tecnologías suelen tener una cantidad limitada de energía almacenada.
Con una mayor proporción de producción de energía dependiente del clima, el sistema necesitará más almacenamiento de energía en el largo plazo para poder suministrar energía cuando las condiciones del clima sean menos favorables. Dado que el almacenamiento en cadenas de carbono fósil debe ser reducido, otras tecnologías deben ser utilizadas. En años recientes ha habido muchas discusiones sobre el hidrógeno y las baterías.
Es muy probable que estos jueguen un papel importante en los sistemas futuros, puesto que son escalables y móviles. Esto los hace especialmente interesantes para la descarbonización del sector transporte. Sin embargo, existen algunos inconvenientes importantes al considerar estas tecnologías cuando se trata de almacenamiento a escala de red, en otras palabras, el almacenamiento de energía que se utiliza en la red eléctrica.
Las baterías de ion han experimentado un desarrollo fascinante durante los últimos años, tanto en densidad energética (energía almacenada por kg) como en precio. Uno de los principales problemas es que están compuestos de metales de tierras raras como el cobalto y el litio. Ambos están sucios en la producción y también limitados como recursos. Los recursos que tenemos deberían por lo tanto ser utilizados donde obtengan mayores beneficios. Otras tecnologías de baterías como las baterías de flujo, pueden ser compuestas de materiales más comunes. Sin embargo, el problema es que aún solo han sido construidos a escala de laboratorio y cualquier producción de escala no ha sido probada. No podemos esperar a que las soluciones del mañana resuelvan los problemas de hoy.
El hidrógeno ha ganado mucho impulso en el último año y es muy denso en energía. Uno de los principales inconvenientes es su baja eficiencia. Si se almacena energía, las pérdidas de la red a la red son más del 50%. Es también una tecnología muy cara, tanto la producción de hidrógeno y como en las celdas de combustibles que transforman el hidrógeno en electricidad.
¿Por qué el almacenamiento hidráulico por bombeo será una parte vital del futuro sostenible?
El almacenamiento hidraúlico por bombeo (PHS por las siglas Pumped Hydro Storage) es la tecnología de almacenamiento más madura en el mercado con un riesgo tecnológico muy bajo. Ha sido utilizado por más de 100 años y representa más del 94% de la capacidad instalada de almacenamiento en la actualidad.
PHS puede ser utilizado para almacenar grandes cantidades de energía y el agua pura es el elemento utilizado para almacenarla. Además, con la tecnología moderna, una construcción de PHS puede ser utilizada no solo para almacenar grandes cantidades de energía, sino también para servicios de estabilidad de la red como el control de frecuencia y el balance de energía, respondiendo su producción a las señales de la red en un minuto.
El problema es que es difícil obtener los permisos necesarios para construir una instalación, ya que puede tener grandes impactos en las vías fluviales y los ecosistemas. Por lo tanto, es fundamental construirlo de una manera que limite dichos impactos. Además, este sistema requiere grandes diferencias de altura en el paisajes, ya que necesita la energía de cierta posición para el almacenamiento.
Para resolver el enorme reto del cambio climático, necesitaremos todas las soluciones posibles. Por lo tanto, es importante entender que no hay una única solución que resuelva todos los problemas. El mercado de almacenamiento solo está en el inicio de un enorme crecimiento y diferentes soluciones podrían encontrar diferentes roles. PHS está listo para ser una parte sostenible y probada del ecosistema con su combinación y flexibilidad, eficiencia de recursos y capacidad de almacenamiento.
Adaptación de:
The rise of the energy storage markets de Pumped Hydro Storage. Las referencias se encuentran en el artículo web fuente, disponible haciendo clic aquí.
Engineer and researcher.
