Esto es lo que nadie te dice de antemano sobre la energía renovable: el sol no brilla por la noche y el viento no sopla según lo previsto. Suena obvio, ¿verdad? Pero este simple hecho es en realidad uno de los mayores dolores de cabeza de toda la transición energética.
Piénselo. La batería de tu teléfono se agota en el peor momento posible-normalmente cuando intentas llamar a un Uber a las 2 de la madrugada. Ahora imagina ese problema, pero es toda la red eléctrica. Eso es esencialmente a lo que nos enfrentamos cuando hablamos de energía renovable sin almacenamiento.
El problema del desajuste
Los paneles solares generan electricidad cuando sale el sol. ¿Producción máxima? Generalmente alrededor del mediodía. Pero, ¿cuándo necesita realmente la electricidad la mayoría de la gente? Temprano en la mañana, cuando todos están preparando café y preparándose para ir al trabajo, luego nuevamente por la noche, cuando llegan a casa y comienzan a preparar la cena, encender las luces y mirar televisión. Las curvas no coinciden en absoluto.
El viento tiene sus propias peculiaridades. A veces se obtiene demasiado (de hecho, hay casos en los que los parques eólicos tienen que cerrar porque haydemasiado(se genera electricidad), y a veces apenas hay. En algunas partes de Texas, la generación eólica puede pasar de casi nada a satisfacer más del 60% de las necesidades energéticas del estado en la misma semana.
Aquí es donde entra en juego el almacenamiento de energía. Es básicamente un amortiguador-una forma de aprovechar la electricidad cuando hay suficiente y guardarla para más adelante, cuando realmente la necesite.
¿Qué se considera exactamente almacenamiento de energía?
El término cubre mucho más terreno de lo que cabría esperar. Todo el mundo piensa en "baterías" de inmediato y, claro, eso es una gran parte. Pero el almacenamiento de energía para las energías renovables incluye bastantes enfoques diferentes:
Almacenamiento hidroeléctrico por bombeoha existido desde siempre-bueno, al menos desde la década de 1890. El concepto es maravillosamente simple: cuando tengas un exceso de electricidad, úsala para bombear agua cuesta arriba hasta un depósito. Cuando necesites energía, deja que el agua fluya hacia abajo a través de las turbinas. Sigue siendo la forma más común de almacenamiento a escala de red-en todo el mundo y representa algo así como el 95 % de todo el almacenamiento de energía a escala-de servicios públicos. ¿La desventaja? Necesitas la geografía adecuada-montañas, valles y mucha agua. No se puede exactamente construir uno de estos en Kansas.
Sistemas de bateríasSon los nuevos chicos que aparecen en todos los titulares. Los iones de litio-dominan en este momento porque el auge de los vehículos eléctricos redujo drásticamente los costos. Entre 2010 y 2023, los costos de las baterías cayeron aproximadamente un 90%. Eso es una locura. Pero hay alternativas en desarrollo: baterías de iones de -sodio- (que usan sal en lugar de litio), baterías de flujo (en las que el líquido que almacena la energía-se mantiene en tanques y se bombea según sea necesario), incluso baterías de hierro-aire que básicamente "respiran" oxígeno de la atmósfera.
Almacenamiento de energía de aire comprimidoFunciona como una bomba hidráulica, pero con aire en lugar de agua. Se comprime el aire y se almacena en cavernas subterráneas cuando la electricidad es barata, y luego se libera a través de turbinas cuando es necesario. No hay muchos de estos todavía, pero el potencial está ahí.
Almacenamiento térmicoes interesante porque no almacena electricidad directamente-almacena calor o frío. Las plantas de energía solar concentrada a veces utilizan sales fundidas para almacenar energía térmica del sol. La sal se mantiene lo suficientemente caliente (estamos hablando de 500+ grados Celsius) para generar vapor y accionar turbinas durante horas después de la puesta del sol. También hay sistemas que producen hielo por la noche, cuando la electricidad es barata, y luego lo usan para enfriar edificios durante la tarde calurosa.
Volantes, supercondensadores, hidrógeno.-la lista continúa. Cada tecnología tiene su punto óptimo dependiendo de cuánta energía necesita almacenar, cuánto tiempo necesita almacenarla y qué tan rápido necesita descargarla.
Por qué es importante (más allá de lo obvio)
El almacenamiento de energía no se trata sólo de mantener las luces encendidas cuando se pone el sol. De hecho, resuelve varios problemas a la vez.
La estabilidad de la red es lo más importante que preocupa a las empresas de servicios públicos. Las redes eléctricas deben mantener un equilibrio preciso entre oferta y demanda cada segundo. Demasiada oferta y la frecuencia aumenta; muy poco y cae. De cualquier manera, le suceden cosas malas al equipo. Los sistemas de almacenamiento pueden responder en milisegundos para ayudar a mantener ese equilibrio. Algunas instalaciones de baterías en Australia se han hecho famosas por su capacidad para estabilizar la red más rápido que las centrales eléctricas tradicionales.
Luego está el ángulo económico. Los precios de la electricidad fluctúan a lo largo del día-a veces de forma espectacular. En lugares con mucha energía renovable, los precios pueden volverse negativos durante períodos muy soleados o ventosos porque se genera más electricidad de la que la red puede manejar. El almacenamiento le permite comprar (o generar) electricidad cuando es barata o abundante y venderla cuando los precios suben. Esto se llama arbitraje y se está convirtiendo en un verdadero modelo de negocio.
Para comunidades o islas remotas, el almacenamiento combinado con energías renovables puede significar independencia de los generadores diésel. El diésel es caro de transportar, ruidoso, contaminante y requiere un mantenimiento constante. Un sistema de batería solar-más-puede tener altos costos iniciales, pero el combustible es gratis para siempre.
La cuestión de la escala
Uno de los aspectos complicados del almacenamiento de energía es que definitivamente no existe un modelo único que sirva para todos.
En la escala más pequeña, hay casas individuales con energía solar en el tejado y una batería en el garaje-tal vez 10-15 kilovatios-hora de almacenamiento, suficiente para pasar la noche o proporcionar respaldo durante un apagón. El Powerwall de Tesla es probablemente el ejemplo más famoso, pero ahora hay docenas de competidores.
Si avanza al nivel comunitario, es posible que tenga algunos megavatios-hora al servicio de un vecindario o una pequeña ciudad.
Luego llegas a las instalaciones-a escala de servicios públicos que son realmente masivas. La instalación de baterías de Moss Landing en California tiene 3000 megavatios-hora de capacidad. Para ponerlo en perspectiva, eso es suficiente para abastecer de energía a unos 225.000 hogares durante cuatro horas. Y lo siguen ampliando.
La duración importa tanto como la capacidad. Las baterías son excelentes para almacenar energía durante algunas horas-lo que se denomina "almacenamiento de corta duración". Pero ¿qué pasa con el almacenamiento estacional? ¿Qué sucede si desea ahorrar el exceso de energía solar del verano para utilizarla en invierno? Eso requiere tecnologías completamente diferentes y, sinceramente, todavía no tenemos buenas soluciones para eso. El hidrógeno es una posibilidad, pero es caro e ineficiente.
Los desafíos del mundo-real
El costo sigue siendo el desafío número uno, aunque ha mejorado mucho. La instalación de una batería grande podría costar 300 -400 USD por kilovatio-hora de capacidad. Eso ha bajado mucho, pero sigue siendo caro cuando se habla de escala de servicios públicos. Y las baterías se degradan con el tiempo: no duran para siempre.
También está el problema de la cadena de suministro de materiales. Litio, cobalto, níquel-la demanda está creciendo más rápido de lo que las operaciones mineras pueden mantener. Y muchos de estos materiales provienen de lugares con prácticas laborales o estándares ambientales cuestionables. La industria está corriendo para encontrar alternativas o desarrollar mejores métodos de reciclaje.
Los permisos y la regulación también pueden ser una pesadilla. El almacenamiento de energía es tan nuevo que muchos lugares no tienen reglas claras sobre cómo conectar estos sistemas a la red, quién puede ser propietario de ellos y cómo deben ser compensados. Algunas empresas de servicios públicos ven el almacenamiento como una amenaza a su modelo de negocio, otras lo aceptan.
Luego está el simple problema de física: las pérdidas por conversión de energía. Cuando cargas una batería, pierdes algo de energía en forma de calor. Cuando lo descargas, pierdes más. La eficiencia de ida y vuelta-puede ser del 85-90% para las baterías de iones de litio, lo cual es bastante bueno, pero eso significa que aún estás perdiendo entre el 10% y el 15% de tu energía. Para algunas otras tecnologías de almacenamiento, las pérdidas son mucho mayores.
hacia donde se dirigen las cosas
El impulso detrás del almacenamiento de energía es real. Las instalaciones globales están creciendo exponencialmente. Solo en 2023, el mundo añadió algo así como 50 gigavatios de capacidad de almacenamiento de baterías-el doble que el año anterior.
Estamos viendo innovación en lugares inesperados. Las baterías de los automóviles están adquiriendo una segunda vida como almacenamiento estacionario después de que ya no sean lo suficientemente buenas para los vehículos. Se está desarrollando la tecnología del vehículo-a-la red, mediante la cual los automóviles eléctricos podrían devolver energía a la red cuando sea necesario (su automóvil básicamente se convierte en una batería sobre ruedas).
El almacenamiento-de larga duración es la próxima frontera. Existen algunas ideas descabelladas:-almacenamiento de energía mediante bloques de gravedad, almacenamiento de aire comprimido bajo el agua y almacenamiento de energía en aire líquido. Algunos de ellos funcionarán, muchos no, pero la experimentación está en marcha.
La economía sigue mejorando a medida que los costos caen y más lugares ponen precio a las emisiones de carbono. En algunos mercados, el almacenamiento ya es competitivo sin subsidios. Eso no era cierto ni siquiera hace cinco años.
El resultado final
El almacenamiento de energía no es solo un-accesorio agradable-para la energía renovable-sino que se está convirtiendo en lo que hace posible toda la transición. Sin almacenamiento, solo se puede agregar una cantidad limitada de energía solar y eólica antes de que la red se vuelva inestable. Con el almacenamiento, el techo es mucho, mucho más alto.
En realidad, todavía estamos en los primeros días. La tecnología mejora rápidamente, los costos bajan y constantemente descubrimos nuevas aplicaciones. Pero la propuesta de valor básica es clara: el almacenamiento convierte la energía renovable intermitente en energía confiable y distribuible. Y eso lo cambia todo.
La próxima década será fascinante de observar. La combinación de energías renovables baratas y un almacenamiento cada vez más asequible ya está alterando los mercados eléctricos de todo el mundo. Lugares que hace cinco años dependían 100% de los combustibles fósiles ahora alcanzan regularmente el 50%, 60% e incluso 70% de energía renovable en ciertos días. Eso parecía imposible no hace mucho.
Todavía queda mucho trabajo por hacer-tecnológico, económico y regulatorio. Pero la trayectoria es bastante clara. El almacenamiento de energía para sistemas renovables no es sólo el futuro; se está convirtiendo rápidamente en el presente.