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Articulo de referencia

Almacenamiento de energía en la red

La energía procedente de centrales eléctricas fósiles o nucleares y de fuentes renovables se almacena para su uso por parte de los clientes. Diagrama que muestra el flujo de ene...

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La energía procedente de centrales eléctricas fósiles o nucleares y de fuentes renovables se almacena para su uso por parte de los clientes.
Diagrama que muestra el flujo de energía entre las instalaciones de almacenamiento de energía y las redes eléctricas, en función del tiempo durante un período de 24 horas.

El almacenamiento de energía en la red , también conocido como almacenamiento de energía a gran escala , es un conjunto de tecnologías conectadas a la red eléctrica que almacenan energía para su uso posterior. Estos sistemas ayudan a equilibrar la oferta y la demanda almacenando el exceso de electricidad procedente de fuentes renovables variables , como la solar , y de fuentes inflexibles, como la nuclear , y liberándola cuando sea necesario. Además, proporcionan servicios esenciales a la red , como ayudar a restablecerla tras un apagón .

A partir de 2023La forma más importante de almacenamiento en la red es la hidroelectricidad de bombeo , seguida por las baterías a escala industrial y las baterías detrás del contador. [ 1 ] Las baterías de iones de litio son adecuadas para el almacenamiento de corta duración (menos de 8 horas), debido a su menor coste y sensibilidad a la degradación en estados de carga elevados. Las baterías de flujo y el almacenamiento de energía de aire comprimido pueden proporcionar almacenamiento de duración media. Dos formas de almacenamiento son adecuadas para el almacenamiento de larga duración: el hidrógeno verde , producido mediante electrólisis , y el almacenamiento de energía térmica . [ 2 ]

El almacenamiento de energía es una opción para flexibilizar las redes eléctricas. Otra solución es el uso de centrales eléctricas más gestionables que puedan modificar su producción rápidamente, por ejemplo, centrales de punta para cubrir las brechas de suministro. La gestión de la demanda permite desplazar la carga a otros momentos y las interconexiones entre regiones pueden compensar las fluctuaciones en la producción de energías renovables. [ 3 ]

El precio de las tecnologías de almacenamiento suele bajar con la experiencia . Por ejemplo, las baterías de iones de litio se han abaratado un 20 % por cada duplicación de la capacidad mundial. [ 4 ] Los sistemas con menos del 40 % de energías renovables variables solo necesitan almacenamiento a corto plazo. Al 80 %, el almacenamiento de duración media se vuelve esencial y, por encima del 90 %, también lo es el almacenamiento de larga duración. La rentabilidad del almacenamiento de larga duración es compleja, y otras opciones de flexibilidad, como la gestión de la demanda, pueden resultar más económicas.

Funciones en la red eléctrica

Cualquier red eléctrica debe ajustar la producción de electricidad al consumo, y ambos varían significativamente con el tiempo. La energía derivada de fuentes solares y eólicas varía con las condiciones meteorológicas en escalas temporales que van desde menos de un segundo hasta semanas o más. La energía nuclear es menos flexible que los combustibles fósiles , lo que significa que no puede ajustarse fácilmente a las variaciones de la demanda. Por lo tanto, la electricidad baja en carbono sin almacenamiento presenta desafíos especiales para las empresas eléctricas . [ 5 ]

El almacenamiento de electricidad es una de las tres formas clave de reemplazar la flexibilidad de los combustibles fósiles en la red. Otras opciones son la respuesta a la demanda , en la que los consumidores modifican cuándo o cuánta electricidad consumen. Por ejemplo, los hogares pueden tener tarifas nocturnas más económicas para incentivar el uso de electricidad durante la noche. Los consumidores industriales y comerciales también pueden ajustar su demanda para satisfacer la oferta. Una mejor interconexión de la red suaviza las variaciones entre la producción y la demanda de energías renovables. Cuando hay poco viento en una ubicación, otra puede tener un excedente de producción. La expansión de las líneas de transmisión suele llevar mucho tiempo. [ 6 ]

El almacenamiento de energía desempeña un amplio papel en la red eléctrica y, por lo tanto, puede proporcionar diversos servicios. Por ejemplo, permite aprovechar las oportunidades de arbitraje al almacenar energía hasta que suba el precio de la electricidad , contribuye a estabilizar la red y ayuda a reducir la inversión en infraestructura de transmisión. [ 9 ] El tipo de servicio que proporciona el almacenamiento depende de quién gestiona la tecnología, ya sea que esta se encuentre junto a la generación de electricidad, dentro de la red o en el lado del consumo . [ 8 ]

Proporcionar flexibilidad a corto plazo es una función clave del almacenamiento de energía. En el lado de la generación, puede ayudar con la integración de energías renovables variables , almacenándolas cuando hay un exceso de oferta de energía eólica y solar y los precios de la electricidad son bajos. De manera más general, puede aprovechar las variaciones de los precios de la electricidad a lo largo del tiempo en el mercado mayorista , cobrando cuando la electricidad es barata y vendiendo cuando es cara. Además, puede ayudar a aliviar la congestión de la red (cuando hay capacidad insuficiente en las líneas de transmisión ). Los consumidores pueden usar el almacenamiento para aprovechar mejor la electricidad que ellos mismos producen (por ejemplo, a partir de energía solar en los tejados ). [ 8 ] [ 7 ]

El almacenamiento también puede utilizarse para proporcionar servicios esenciales a la red eléctrica . En el lado de la generación, el almacenamiento puede suavizar las variaciones en la producción, por ejemplo, para la energía solar y eólica. Puede ayudar en el arranque en negro después de un apagón . En el lado de la red, esto incluye la regulación de frecuencia (de forma continua) y la respuesta de frecuencia (después de cambios inesperados en la oferta o la demanda). En el lado del consumo, el almacenamiento puede mejorar la calidad de la electricidad suministrada en redes menos estables. [ 8 ] [ 10 ]

La inversión en almacenamiento puede hacer innecesarias algunas inversiones en la red de transmisión y distribución , o permitir su reducción. Además, el almacenamiento puede garantizar que exista capacidad suficiente para satisfacer la demanda máxima dentro de la red eléctrica. Finalmente, en sistemas domésticos aislados o minirredes , el almacenamiento de electricidad puede ayudar a proporcionar acceso a la energía en áreas que anteriormente no estaban conectadas a la red eléctrica. [ 8 ]

Los recientes avances en inteligencia artificial y aprendizaje automático permiten la optimización en tiempo real de los sistemas de almacenamiento de energía. Se están explorando algoritmos de aprendizaje por refuerzo para maximizar el arbitraje, gestionar la degradación y responder a las señales del mercado, especialmente en sistemas complejos y con alta proporción de energías renovables. [ 11 ]

Formularios

La energía solar u otras energías renovables se convierte en energía potencial para su almacenamiento en dispositivos como baterías eléctricas. Esta energía potencial almacenada se transforma posteriormente en electricidad que se inyecta a la red eléctrica, incluso cuando la fuente de energía original no está disponible.
Durante el día, las distintas fuentes renovables suministran diferentes cantidades de energía a la red. Por la noche, la energía la proporcionan las baterías que se cargaron durante el día cuando la energía renovable superó la demanda de los clientes.

La electricidad se puede almacenar directamente durante un corto tiempo en condensadores, durante un tiempo algo mayor electroquímicamente en baterías y durante mucho más tiempo químicamente (por ejemplo, hidrógeno), mecánicamente (por ejemplo, energía hidroeléctrica de bombeo) o como calor. [ 12 ] La primera central hidroeléctrica de bombeo se construyó a finales del siglo XIX en los Alpes , en Italia, Austria y Suiza. La técnica se expandió rápidamente durante el auge nuclear de las décadas de 1960 a 1980 , debido a la incapacidad de la energía nuclear para adaptarse rápidamente a los cambios en la demanda de electricidad. En el siglo XXI, el interés por el almacenamiento aumentó debido al auge de las fuentes de energía sostenibles , que a menudo dependen de las condiciones climáticas. [ 13 ] Las baterías comerciales están disponibles desde hace más de un siglo. [ 14 ] Sin embargo, su uso generalizado en la red eléctrica es más reciente, con solo 1 GW disponible en 2013. [ 15 ]

Baterías

Baterías de iones de litio

La capacidad instalada de almacenamiento de baterías de iones de litio en la red eléctrica en los EE. UU. ha crecido de manera constante desde la década de 2010. [ 16 ]

Las baterías de iones de litio son las más utilizadas en aplicaciones de red eléctrica, según datos de 2024.Tras la aplicación de baterías en vehículos eléctricos (VE), las baterías de red requieren menor densidad energética en comparación con los VE , lo que permite priorizar los costos, la frecuencia de carga y descarga, y la vida útil. Esto ha impulsado el uso de baterías de fosfato de hierro y litio (baterías LFP), que son más económicas y duran más que las baterías de iones de litio tradicionales. [ 17 ]

Los costos de las baterías están disminuyendo rápidamente; de ​​2010 a 2023 los costos cayeron un 90%. [ 18 ] A partir de 2024Los sistemas a escala de servicios públicos representan dos tercios de la capacidad añadida, y las aplicaciones domésticas (detrás del contador) un tercio. [ 19 ] Las baterías de iones de litio son muy adecuadas para el almacenamiento de corta duración (<8 h) debido al coste y la degradación asociados a los altos estados de carga . [ 20 ]

Vehículos eléctricos
Un Nissan Leaf cargando
Las baterías de coches eléctricos antiguos, como este Nissan Leaf , se pueden reutilizar, pero a partir de 2024 no se sabe si el almacenamiento en la red o el almacenamiento detrás del contador será la mejor aplicación. [ 21 ]

La flota de vehículos eléctricos cuenta con una gran capacidad total de baterías, que potencialmente puede utilizarse para el almacenamiento de energía en la red. Esto podría hacerse mediante la tecnología vehículo-red (V2G), donde los coches almacenan energía cuando no están en uso, o reutilizando las baterías de los coches al final de su vida útil. Las baterías de los coches suelen tener una capacidad de entre 33 y 100 kWh; [ 22 ] a modo de comparación, un hogar típico de clase media-alta en España podría consumir unos 18 kWh al día. [ 23 ] Para 2030, las baterías de los vehículos eléctricos podrían ser capaces de satisfacer toda la demanda mundial de almacenamiento a corto plazo. [ 24 ]

A partir de 2024Se han realizado más de 100 proyectos piloto V2G a nivel mundial. [ 25 ] El efecto de la carga V2G en la vida útil de la batería puede ser positivo o negativo. Un mayor número de ciclos de carga y descarga puede provocar una degradación más rápida, pero debido a una mejor gestión del estado de carga y a una carga y descarga más suaves, V2G podría, en cambio, aumentar la vida útil de las baterías. [ 25 ] [ 26 ] Las baterías de segunda mano pueden utilizarse para el almacenamiento en red estacionaria durante aproximadamente 6 años, cuando su capacidad cae de aproximadamente el 80 % al 60 % de la capacidad inicial. Las baterías LFP son particularmente adecuadas para la reutilización, ya que se degradan menos que otras baterías de iones de litio y el reciclaje es menos atractivo dado que sus materiales no son tan valiosos. [ 25 ]

Otros tipos de baterías

Una planta de iluminación de corriente continua de 900 vatios que utiliza 16 celdas de batería de plomo-ácido separadas (32 voltios) de 1917. [ 27 ]

En las baterías de flujo redox , la energía se almacena en líquidos, que se colocan en dos tanques separados. Durante la carga o descarga, los líquidos se bombean a una celda con los electrodos. La cantidad de energía almacenada (determinada por el tamaño de los tanques) se puede ajustar independientemente de la potencia de salida (determinada por la velocidad de las bombas). [ 28 ] Las baterías de flujo tienen las ventajas de un bajo costo de capital para una duración de carga-descarga superior a 4 h y una larga durabilidad (muchos años). Las baterías de flujo son inferiores a las baterías de iones de litio en términos de eficiencia energética , con eficiencias promedio entre el 60 % y el 75 %. Las baterías redox de vanadio son el tipo de batería de flujo más avanzado comercialmente, con aproximadamente 40 empresas que las fabrican a partir de 2022.. [ 29 ]

Las baterías de iones de sodio son una posible alternativa a las de iones de litio, ya que son menos inflamables [ 30 ] y utilizan materiales más económicos y menos críticos. Tienen una menor densidad energética y posiblemente una vida útil más corta. Si se producen a la misma escala que las baterías de iones de litio, podrían ser entre un 20 % y un 30 % más baratas [ 28 ] . Las baterías de hierro-aire podrían ser adecuadas para un almacenamiento de mayor duración que las baterías de flujo (semanas), pero la tecnología aún no está madura [ 31 ] .

Eléctrico

El almacenamiento en supercondensadores funciona bien para aplicaciones donde se necesita mucha energía durante un corto período de tiempo. En la red eléctrica, por lo tanto, se utilizan principalmente para la regulación de frecuencia a corto plazo. [ 32 ]

Almacenamiento de hidrógeno y productos químicos

Existen diversas tecnologías de conversión de energía eléctrica en gas y en combustible que pueden transformar el exceso de electricidad en un producto químico más fácil de almacenar. La más económica y eficiente es el hidrógeno . Sin embargo, es más sencillo utilizar metano sintético con la infraestructura y los equipos existentes, ya que es muy similar al gas natural. [ 33 ]

A partir de 2024Se han llevado a cabo varias plantas de demostración donde se quema hidrógeno en turbinas de gas , ya sea en combinación con gas natural o de forma independiente. De manera similar, varias centrales de carbón han demostrado que es posible la combustión conjunta de amoníaco al quemar carbón. En 2022, también se realizó un pequeño proyecto piloto para quemar amoníaco puro en una turbina de gas. [ 34 ] Una parte de las turbinas de gas existentes son capaces de utilizar hidrógeno como combustible conjunto, lo que significa que, como estimación mínima, hay 80 GW de capacidad listos para quemar hidrógeno. [ 35 ]

Hidrógeno

El hidrógeno puede utilizarse como medio de almacenamiento a largo plazo. [ 36 ] El hidrógeno verde se produce mediante la electrólisis del agua y se convierte de nuevo en electricidad en un motor de combustión interna o en una pila de combustible , con una eficiencia de ciclo completo de aproximadamente el 41 %. [ 37 ] Junto con el almacenamiento térmico, se espera que sea el más adecuado para el almacenamiento estacional de energía. [ 38 ]

El hidrógeno se puede almacenar en tanques sobre la superficie o bajo tierra en mayores cantidades. El almacenamiento subterráneo es más sencillo en cavernas de sal , pero solo un número limitado de lugares presenta una geología adecuada. [ 39 ] El almacenamiento en rocas porosas, por ejemplo, en campos de gas vacíos y algunos acuíferos , permite almacenar hidrógeno a mayor escala, pero este tipo de almacenamiento puede presentar algunos inconvenientes. Por ejemplo, parte del hidrógeno puede filtrarse o reaccionar para formar sulfuro de hidrógeno (H₂S) o metano . [ 40 ]

Amoníaco

El hidrógeno se puede convertir en amoníaco mediante una reacción con nitrógeno en el proceso Haber-Bosch . El amoníaco, un gas a temperatura ambiente, es más caro de producir que el hidrógeno. Sin embargo, se puede almacenar de forma más económica. El almacenamiento en tanques se realiza generalmente a una presión entre una y diez veces la atmosférica y a una temperatura de −30 °C (−22 °F) , en estado líquido. [ 41 ] El amoníaco tiene múltiples usos además de ser un portador de energía: es la base para la producción de muchos productos químicos; el uso más común es como fertilizante. [ 42 ] Se puede utilizar para la generación de energía directamente o convertirlo primero de nuevo en hidrógeno. Alternativamente, tiene aplicaciones potenciales como combustible en el transporte marítimo . [ 43 ]  

Metano

Es posible convertir aún más hidrógeno en metano mediante la reacción de Sabatier , una reacción química que combina CO₂ y H₂ . Si bien la reacción que convierte el CO₂ del carbón gasificado en CH₄ está bien establecida, el proceso para formar metano a partir de CO₂ lo está menos. Se pueden alcanzar eficiencias de alrededor del 80 % en una sola dirección, es decir, se pierde aproximadamente el 20 % de la energía del hidrógeno en la reacción. [ 44 ]

Mecánico

Volante

Planta de almacenamiento de energía mediante volante de inercia de 20 MW de Beacon Power en Nueva York.

Los volantes de inercia almacenan energía en forma de energía mecánica. Son adecuados para suministrar altos niveles de electricidad durante minutos y también se pueden cargar rápidamente. Tienen una larga vida útil y se pueden usar en entornos con temperaturas muy variables. La tecnología está madura, pero es más cara que las baterías y los supercondensadores y no se usa con frecuencia. [ 45 ]

Energía hidroeléctrica de bombeo

Presa de la central hidroeléctrica de bombeo de Mingtan en Nantou , Taiwán.

A partir de 2023La hidroelectricidad de bombeo (PSH) fue la forma más grande de almacenamiento de energía en la red a nivel mundial, con una capacidad instalada de 181 GW , superando la capacidad combinada del almacenamiento en baterías a escala de servicios públicos y detrás del medidor, que totalizó aproximadamente 88 GW. [ 46 ]

El sistema PSH es particularmente eficaz para gestionar las fluctuaciones diarias de la demanda de energía. Durante los períodos de baja demanda, se bombea agua a un embalse situado a mayor altura, y durante los períodos de máxima demanda, se libera el agua almacenada para generar electricidad mediante turbinas. [ 47 ] El sistema tiene una eficiencia del 75 % al 85 % y puede responder rápidamente a los cambios en la demanda, generalmente en cuestión de segundos o minutos. [ 48 ]

Si bien los sistemas PSH tradicionales requieren condiciones geográficas específicas, se han propuesto diseños alternativos. Estos incluyen el uso de cavernas de sal profundas o la construcción de estructuras huecas en el lecho marino , donde el océano actúa como depósito superior. [ 47 ] Sin embargo, la construcción de PSH suele ser costosa, requiere mucho tiempo y puede tener importantes impactos ambientales y sociales en las comunidades cercanas. [ 47 ] La ​​instalación de paneles solares flotantes en los depósitos puede aumentar la eficiencia de los sistemas PSH. Estos paneles reducen la evaporación del agua y se benefician del enfriamiento por la superficie del agua, lo que también mejora su eficiencia en la generación de energía. [ 49 ]

represas hidroeléctricas

Presa hidroeléctrica de Fetsui en Nuevo Taipéi , Taiwán.

Las represas hidroeléctricas con grandes embalses también pueden operarse para proporcionar generación máxima en momentos de máxima demanda. El agua se almacena en el embalse durante los períodos de baja demanda y se libera a través de la planta cuando la demanda es mayor. Si bien técnicamente no se almacena electricidad, el efecto neto es similar al del almacenamiento por bombeo. Las represas hidroeléctricas suelen ofrecer mayor capacidad de almacenamiento que los sistemas de almacenamiento por bombeo dedicados. Es posible que se requieran mejoras para que estas represas puedan responder a la demanda variable. Por ejemplo, puede ser necesaria una inversión adicional en líneas de transmisión o la instalación de turbinas adicionales para aumentar la producción máxima de la represa. [ 50 ]

Las represas suelen tener múltiples propósitos. Además de la generación de energía, a menudo desempeñan un papel en la defensa contra inundaciones y la protección de los ecosistemas, la recreación y el suministro de agua para el riego . Esto significa que no siempre es posible modificar mucho su funcionamiento, pero incluso con poca flexibilidad, pueden desempeñar un papel importante en la respuesta a los cambios en la producción eólica y solar. [ 51 ]

Gravedad

Entre los métodos alternativos que utilizan la gravedad se incluye el almacenamiento de energía mediante el movimiento ascendente de grandes masas sólidas contra la gravedad. Esto puede lograrse dentro de antiguos pozos mineros [ 52 ] o en torres construidas especialmente donde se elevan grandes pesos para almacenar energía y se permite un descenso controlado para liberarla. [ 53 ] [ 54 ]

Aire comprimido

El almacenamiento de energía mediante aire comprimido (CAES) almacena electricidad comprimiendo aire. Este aire comprimido se almacena normalmente en grandes cavernas subterráneas. El aire en expansión puede utilizarse para accionar turbinas, convirtiendo la energía de nuevo en electricidad. Dado que el aire se enfría al expandirse , es necesario añadirle calor en esta etapa para evitar que se congele. Este calor puede provenir de una fuente baja en carbono o, en el caso de sistemas CAES avanzados, reutilizar el calor liberado durante la compresión del aire. (Datos de 2023), hay tres proyectos CAES avanzados en funcionamiento en China. [ 55 ] Las eficiencias típicas de los CAES avanzados están entre el 60% y el 80%. [ 56 ]

Aire líquido o CO₂

Otro método de almacenamiento de electricidad consiste en comprimir y enfriar el aire, convirtiéndolo en aire líquido , que puede almacenarse y expandirse cuando sea necesario, haciendo girar una turbina para generar electricidad. Esto se denomina almacenamiento de energía de aire líquido (LAES). [ 57 ] El aire se enfriaría a temperaturas de −196 °C (−320,8 °F) para convertirse en líquido. Al igual que con el aire comprimido, se necesita calor para la etapa de expansión. En el caso del LAES, se puede utilizar calor industrial de baja calidad para este fin. [ 45 ] La eficiencia energética del LAES se sitúa entre el 50 % y el 70 %. A partir de 2023  , LAES está pasando de la fase precomercial a la comercial. [ 58 ] Una alternativa es la compresión de CO2 para almacenar electricidad. [ 59 ]

Térmico

La electricidad se puede almacenar térmicamente de forma directa con una batería de Carnot . Una batería de Carnot es un tipo de sistema de almacenamiento de energía que almacena electricidad en un depósito de calor y convierte el calor almacenado de nuevo en electricidad mediante ciclos termodinámicos (por ejemplo, una turbina). Aunque menos eficiente que el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo o en baterías, se espera que este tipo de sistema sea económico y pueda proporcionar almacenamiento de larga duración. [ 60 ] [ 61 ] Un sistema de almacenamiento de electricidad por calor bombeado es una batería de Carnot que utiliza una bomba de calor reversible para convertir la electricidad en calor. [ 62 ] Normalmente almacena la energía en un depósito caliente y otro frío. Para lograr eficiencias decentes (>50%), la relación de temperatura entre ambos debe alcanzar un factor de 5. [ 63 ]

El almacenamiento de energía térmica también se utiliza en combinación con la energía solar de concentración (CSP). En la CSP, la energía solar se convierte primero en calor y luego se transforma directamente en electricidad o se almacena previamente. La energía se libera cuando hay poca o ninguna luz solar. [ 64 ] Esto significa que la CSP puede utilizarse como una forma de generación gestionable (flexible) . La energía en un sistema CSP puede almacenarse, por ejemplo, en sales fundidas o en un medio sólido como la arena. [ 65 ]

Finalmente, los sistemas de calefacción y refrigeración en los edificios pueden controlarse para almacenar energía térmica en la masa del edificio o en tanques de almacenamiento térmico específicos. Este almacenamiento térmico puede proporcionar servicios auxiliares , incluso más complejos , mediante el aumento del consumo de energía (cargando el almacenamiento) durante las horas de menor demanda y su disminución (descargando el almacenamiento) durante las horas pico, cuando la demanda es mayor. [ 66 ]

Ciencias económicas

Costos

Desde 1991, el costo de las baterías de iones de litio ha disminuido un 99%. En promedio, el precio disminuyó alrededor de un 19% por cada duplicación de la capacidad instalada. [ 67 ]

El costo nivelado de almacenamiento de electricidad (LCOS) es una medida de los costos de vida útil del almacenamiento de electricidad por MWh de electricidad descargada. Incluye costos de inversión, pero también costos operativos y costos de carga. [ 68 ] Depende en gran medida del tipo y propósito del almacenamiento; como regulación de frecuencia a escala de subsegundos , plantas de pico a escala de minutos/horas o almacenamiento estacional a escala de días/semanas. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]

Para aplicaciones de energía (por ejemplo, en torno a servicios auxiliares o arranques en negro ), una métrica similar es el costo de capacidad anualizado (ACC), que mide los costos de vida útil por kW. El ACC es menor cuando hay pocos ciclos (<300) y cuando la descarga es inferior a una hora. Esto se debe a que la tecnología se reembolsa solo cuando proporciona capacidad de reserva, no cuando se descarga. [ 72 ]

El coste del almacenamiento está disminuyendo siguiendo curvas de experiencia dependientes de la tecnología , es decir, la caída de precio por cada duplicación de la capacidad acumulada (o experiencia). Los precios de las baterías de iones de litio caen rápidamente: el precio que pagan las empresas de servicios públicos por ellas disminuye un 19 % con cada duplicación de la capacidad. La producción de hidrógeno mediante electrólisis tiene una tasa de aprendizaje similar, pero es mucho más incierta. Las baterías de flujo de vanadio suelen abaratarse un 14 % por cada duplicación de la capacidad. La energía hidroeléctrica de bombeo no ha experimentado una caída significativa de precios con el aumento de la experiencia. [ 4 ]

Valor de mercado y del sistema

Existen cuatro categorías de servicios que aportan valor económico al almacenamiento: los relacionados con la calidad de la energía (como la regulación de frecuencia), la fiabilidad (que garantiza que se pueda satisfacer la demanda máxima), un mejor uso de los activos del sistema (por ejemplo, evitando inversiones en transmisión) y el arbitraje (que aprovecha las diferencias de precio a lo largo del tiempo). Antes de 2020, la mayor parte del valor del almacenamiento residía en la prestación de servicios de calidad de la energía. El arbitraje es el servicio con mayor potencial económico para las aplicaciones de almacenamiento. [ 73 ]

En sistemas con menos del 40 % de energías renovables variables, solo se necesita almacenamiento a corto plazo (de menos de 4 horas) para la integración. Cuando la proporción de energías renovables variables alcanza el 80 %, se requiere almacenamiento de duración media (entre 4 y 16 horas, por ejemplo, aire comprimido ). Por encima del 90 %, se requiere almacenamiento a gran escala y de larga duración . [ 75 ] La viabilidad económica del almacenamiento de larga duración sigue siendo compleja incluso en esos casos, dado el alto coste. Otras opciones de flexibilidad, como la gestión de la demanda, la expansión de la red o la generación flexible ( geotérmica o gas fósil con captura y almacenamiento de carbono ), pueden resultar más económicas. [ 76 ]

Al igual que con las energías renovables, el almacenamiento « canibalizará » sus propios ingresos, pero de forma aún más marcada. Es decir, cuanto mayor sea la capacidad de almacenamiento en el mercado, menor será la oportunidad de realizar arbitraje o prestar otros servicios a la red. [ 77 ] El diseño de los mercados también influye en el potencial de ingresos. Los ingresos procedentes del arbitraje varían considerablemente entre años, mientras que los mercados con pagos por capacidad suelen mostrar menor volatilidad. [ 78 ]

El almacenamiento de electricidad no es 100% eficiente, por lo que se necesita comprar más electricidad de la que se puede vender. Esto implica que, si la variación de precio es mínima, puede que no resulte rentable cargar y descargar. Por ejemplo, si la aplicación de almacenamiento tiene una eficiencia del 75%, el precio de venta de la electricidad debe ser al menos 1,33 veces superior al precio de compra. [ 79 ] Normalmente, los precios de la electricidad varían más entre el día y la noche, lo que significa que el almacenamiento de hasta 8 horas tiene un potencial de rentabilidad relativamente alto. [ 80 ]

Véase también

Referencias

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  2. ↑ IPCC AR6 WG3 Ch6 2022 , págs.653 , 656.
  3. ↑ IPCC AR6 WG3 Ch6 2022 , pág. 651.
  4. 1 2 Schmidt y Staffell 2023 , pág. 92.
  5. ↑ Schmidt y Staffell 2023 , pág. 8.
  6. ↑ Schmidt y Staffell 2023 , págs. 10–11.
  7. 1 2 Schmidt y Staffell 2023 , págs. 74–76.
  8. 1 2 3 4 5 Cozzi, Petropoulos y Wanner 2024 , pág. 36.
  9. ↑ Armstrong y Chiang 2022 , págs. 6–7.
  10. ↑ Schmidt y Staffell 2023 , págs. 74–75.
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