El ascenso de un jugador versátil en los sistemas energéticos

¿En qué posición jugarán las baterías de almacenamiento de energía? Las baterías se están convirtiendo rápidamente en un jugador clave en la transición energética debido a sus múltiples usos y beneficios. Además, se espera que tengan un rol importante para que América Latina y el Caribe continúen avanzando hacia una matriz energética más limpia.

Hasta hace muy poco tiempo las baterías estacionarias a gran escala, utilizadas para lo llamado “delante del medidor” (conectadas a las líneas de distribución, transmisión o fuentes de generación), eran empleadas principalmente para realizar arbitraje de precios (es decir utilización de la batería para su carga en horas valle y descarga en horas punta, lo que permitía  obtener ahorros económicos derivados de la diferencia de precios) en los mercados eléctricos o para brindar un rápido ajuste de frecuencia de poca duración.

Sin embargo, la mayor penetración de las energías renovables variables (ERV), como proyectos solares o eólicos, incluyendo el gran empuje de la generación distribuida, los avances tecnológicos para la fabricación de las baterías y la reducción de sus costos, así como también la necesidad de los sistemas eléctricos para adaptarse a estos cambios, ha hecho que este tipo de almacenamiento se posicione como un jugador clave para la descarbonización de los sistemas eléctricos.

El impacto de las baterías para el almacenamiento de energía renovable

Una de las principales funciones de las baterías es aportar flexibilidad y reducir la variabilidad de las energías renovables no convencionales, originada por la dependencia de la disponibilidad del viento o del sol. La necesidad de cumplir con las metas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la disminución de los costos de paneles solares y turbinas eólicas han fomentado la implementación de ERV. No obstante, debido a la variabilidad y dependencia de estas fuentes de generación, a medida que su penetración aumenta en un sistema eléctrico, el valor agregado de la unidad siguiente disminuye.[1]

Las baterías pueden permitir mayor penetración de ERV mediante el almacenamiento de energía eólica o solar cuando está disponible para evitar limitaciones de despacho por restricciones de la red y brindar firmeza durante determinadas horas a la generación renovable. Además, por ejemplo, un parque solar con baterías puede brindar mayores servicios auxiliares a la red, es decir, brindar control de frecuencia y voltaje (comparado con un parque solar sin baterías), reducir la variabilidad de la generación a menor costo que otras tecnologías tradicionales y contribuir a reducir la rampa de generación (la llamada curva de pato) que se da en los momentos en que la generación solar se reduce por la puesta de sol y que coincide con un pico de la demanda de electricidad. [2]

Las baterías aportan mayor seguridad al sistema y mejoran la calidad del servicio

Las baterías son también, cada vez más, una alternativa para retrasar o sustituir las inversiones en las redes de distribución y transmisión, incluso en algunos casos se refiere a ellas como las líneas de transmisión virtual. Colocadas en puntos estratégicos de las redes, las baterías además de ofrecer servicios auxiliares (control de tensión y frecuencia), pueden brindar contingencias ante eventos de corte, agregando un mayor grado de seguridad de abastecimiento y aportando resiliencia.

Permiten además reducir congestiones en los sistemas mediante el almacenamiento o descarga de energía activa y reactiva para reducir los picos de carga en las redes y así posponer la necesidad de nuevas líneas. Esta solución, en comparación con el método tradicional de construir nuevas líneas de transmisión o distribución, permite ahorrar tiempos con sus consiguientes beneficios por el uso anticipado de los activos, mayor flexibilidad por su modularidad y facilidad de reubicación, reducir el impacto ambiental y visual y maximizar los beneficios económicos[3].  Adicionalmente, las baterías pueden sustituir o reducir la necesidad de utilización o de instalar nuevos generadores en puntos estratégicos de la red particularmente aquellos con el fin de cubrir la demanda pico.

UBICACIÓN	POTENCALES FUNCIONES DE LOS SISTEMAS DE BATERÍAS
En generación	– Arbitraje de precios – Servicios auxiliares incluido rápido ajuste de frecuencia -Aporta flexibilidad, firmeza y reduce variabilidad de las ERV, contribuyendo a su mayor penetración
En redes de transmisión y distribución	-Servicios auxiliares -Contingencias ante eventos de corte de suministro (aportando mayor seguridad y resiliencia al sistema) -Reducción de congestiones y así posponer necesidades de inversión en nuevas líneas

¿Cómo las baterías pueden ayudar a reducir las emisiones de CO₂?

La concepción tradicional de los sistemas energéticos deberá cambiar y las baterías son prueba de ello. Las baterías tienen la capacidad de brindar versatilidad de servicios y flexibilidad a los sistemas eléctricos, lo cual se hace imperante considerando la tendencia a introducir cada vez más ERV[4] para reducir nuestra dependencia a los combustibles fósiles, contribuir a frenar el cambio climático y alcanzar las metas de sostenibilidad ambiental establecidas por los gobiernos en los distintos acuerdos internacionales.

Los costos nivelados de electricidad de las baterías de ion litio han bajado un 35% desde la primera mitad de 2018 a 2019, lo que está contribuyendo a realizar un desplazamiento de las plantas térmicas tradicionales debido a la eficiencia económica[5]. Las baterías pueden suplantar las necesidades de inversión en líneas de transmisión de forma eficaz y eficiente. Considerando los distintos usos que pueden brindar los sistemas y los diversos tipos y configuraciones posibles, es necesario realizar el diseño y selección de las baterías y los componentes del sistema con foco en el objetivo final de su aplicación.

En los próximos blogs cubriremos los distintos tipos de baterías y sus múltiples usos.

Referencias:

https://www.eia.gov/analysis/studies/electricity/batterystorage/pdf/battery_storage.pdf

[1] “The Economics and Technical Consideration of Solar+Storage”. Fluence.

[3] En el caso de Midcontinent Independent System Operator la solución de baterías demostraba un ahorro de aproximadamente 30% comparado con la reconstrucción de la línea tradicional de 115kV. (“Redrawing the Network Map: Energy Storage as Virtual Transmission”, Fluence whitepaper)

[4] La Agencia Internacional de Energía estima que para 2024 la capacidad instalada de ERV aumentará unos 1.050 GW, de la cual  más del 65% corresponde a energía solar.

[5] Northern Indiana Public Service Company (NIPSCO) ha optado por un plan basado en principios económicos en los que planea decomisionar 78% de sus plantas a carbón para 2023 y el restante 22% para 2028 y sustituir esta capacidad por una mezcla de energía solar, eólica y baterías. (“Bulking up: Storage heads for center stage”, PV magazine energy+storage, setiembre 2019).