Sistemas de almacenamiento de energía

Tecnologías para acelerar la descarbonización en Latinoamérica y el Caribe

Los Sistemas de Almacenamiento de Energía (SAE) son claves para la descarbonización de los sistemas energéticos, ya que son una herramienta muy versátil para proveer flexibilidad a los sistemas. Una mayor participación de las energías renovables también implica una mayor generación solar fotovoltaica y la eólica. Estas tecnologías variables exigen mayor flexibilidad en los sistemas eléctricos para mantener el balance continuo entre la generación y la demanda. En este sentido los SAE juegan un papel muy importante, gracias a que pueden actuar como una carga o como una fuente de electricidad de manera alterna, para compensar las variaciones tanto de la generación como de la demanda.

De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía, en un escenario de cero emisiones netas, los SAE se convertirán en la principal fuente de flexibilidad para los sistemas eléctricos, reemplazando la generación con carbón y gas natural, que ocupan hoy los primeros lugares para esta función, junto con la hidroelectricidad de gran escala. Los SAE son capaces de proveer múltiples servicios a los sistemas eléctricos, más allá del arbitraje entre horas de menor y mayor precio, como la regulación primaria, secundaria y terciaria de frecuencia, la regulación de tensión.

Asimismo, pueden mejorar la eficiencia en los costos y posponer inversiones en la ampliación de las redes de transporte y distribución de energía al reducir los picos de demanda máxima de las redes. A nivel global la penetración de los SAE aún se encuentra en una etapa incipiente. Su aprovechamiento pleno depende en gran parte de que los marcos regulatorios habiliten su participación en los mercados para proveer estos servicios eléctricos, se reconozca su valor económico y sean remunerados adecuadamente.

Diferentes tecnologías de sistemas de almacenamiento

La innovación en los SAE ha permitido el desarrollo de una variedad de tecnologías y seguirá siendo un elemento clave para ganar participación en el mercado. En cuanto a las tecnologías, existen diversas alternativas como las baterías electroquímicas de ion litio, que son las de mayor crecimiento en su uso. Su versatilidad, tiempos de respuesta y madurez de la tecnología la hacen la solución más atractiva para los SAE. Sus costos han bajado  significativamente en la última década desde los US$1.000 en 2010 hasta US$137 en 2020, y se espera continúen cayendo en los próximos años.

Otra tecnología en crecimiento son las baterías de flujo, también electroquímicas, como las baterías redox de vanadio que presenta ventajas como una vida útil más extensa, mayor facilidad para reciclar sus componentes y un mejor desempeño en términos de seguridad y temperatura.

También existen los SAE mecánicos, como las centrales hidroeléctricas de bombeo, que son la tecnología con mayor capacidad instalada en el mundo. Hoy se estima que almacenan cerca de 9.000 GWh a nivel global (IHA). Esta tecnología presenta la ventaja de poder almacenar energía por periodos más largos de tiempo, algo que limita a las baterías de litio cuya duración llega a 4 o 6 horas.

Por otro lado, el hidrógeno promete dar un impulso muy fuerte a la descarbonización de los sistemas, de acuerdo con la AIE. Para alcanzar emisiones netas cero en 2050 se requerirá de una capacidad de 3.000 GW de electrolizadores. Finalmente, también están los sistemas de almacenamiento eléctricos y térmico, como las centrales termo solares de sales fundidas. Estos últimos aún en una fase de desarrollo.

Así el panorama los SAE constituyen un mercado donde el desarrollo y la investigación, marcarán la pauta de cuáles serán las tecnologías más competitivas en costo y cuáles se adaptarán mejor a los servicios que los sistemas energéticos requieren en su proceso de descarbonización.

Penetración de SAE baja en la región, pero es posible encontrar proyectos en funcionamiento

La tabla 1 muestra algunos proyectos emblemáticos de la región, entre los que se encuentra la central de bombeo de Rio Grande en la Provincia de Córdoba, Argentina, con 750MW. Este es el SAE más grande de la región, con 35 años de operación. En Chile se encuentra la central termo-solar de Cerro Dominador, recientemente inaugurada con capacidad de almacenar 110 MW en sales fundidas. Y varios proyectos con baterías de litio, donde se destacan esquemas innovadores como el “embalse virtual” de la central de pasada Alfalfal I también en Chile y otros proyectos que acompañan centrales de generación renovable y no renovable.

También existen iniciativas para instalar SAE como parte de los sistemas de transmisión y distribución.  
Actualmente en Colombia se encuentra abierta una licitación para incorporar un SAE de baterías al sistema de transmisión nacional para la mejora de la calidad del servicio en el norte del país. En Uruguay el BID, a través del BID Lab, está apoyando a la empresa eléctrica UTE para la instalación de un piloto de baterías en sistemas de distribución para mejorar la calidad del servicio a los usuarios y optimizar el uso de las energías renovables variables, principalmente eólica.

Proyectos emblemáticos de almacenamiento de energía en América Latina y el Caribe

Nombre del Proyecto	Localización	Tecnología	Descripción
Complejo Hidroeléctrico Rio Grande	Córdoba, Argentina	Central Hidroeléctrica de Bombeo	Tiene capacidad de 750 MW, puede operar en modo de generación o bombeo. Cuenta con un embalse superior y uno inferior ubicado a 12 km aguas abajo, con un desnivel de 185 m. Transforma la energía de base y bajo costo marginal, en energía de punta en las horas de mayor demanda. Más información
Planta Termosolar Cerro Dominador	Antofagasta, Chile	Termosolar de concentración (CSP) con sales fundidas	Planta termosolar de torre de 110 MW con capacidad de almacenamiento de 17,5 horas mediante un sistema de sales fundidas (tanques de sales frías y calientes), lo cual permite gestionar la energía producida e inyectar energía durante la noche. Más información
Central Hidroeléctrica Alfalfal I	San José del Maipó, Chile	Baterías de Ion de Litio	El sistema de almacenamiento de 10MW/50MWh acompaña a la central hidroeléctrica de pasada de 178 MW, constituyéndose un embalse virtual. Más información
Plantas Fotovoltaicas Albireo 1 y 2	Usulután, El Salvador	Baterías de Ion de Litio	El sistema de baterías de ion de litio de 3 MW/1,5 MWh acompaña a dos plantas fotovoltaicas de 140 MWp de capacidad instalada total. El sistema presta servicios de regulación de frecuencia, requeridos por la normativa. Más información
Aura Solar III	Baja California Sur, México	Baterías de Ion de Litio	El SAE de 10.5 MW acompaña la planta solar fotovoltaica de 32MWp y provee regulación primaria de frecuencia, y está en capacidad de proveer otros servicios complementarios. Más información
Andrés y DPP	República Dominicana	Baterías de Ion de Litio	Dos sistemas de almacenamiento de 10 MW cada uno y 30 minutos de duración. Proveen regulación de frecuencia primaria a dos plantas de generación eléctrica a base de gas. Más información
Termozipa	Zipaquirá, Colombia	Baterías de Ion de Litio	SAE de 7 MW y 3.9 MWh para mejorar el desempeño de la central térmica Termozipa y maximizar su entrega de electricidad. Más información

A nivel tecnológico América Latina y el Caribe (ALC) también tiene la oportunidad de aumentar su participación en la cadena de valor para la fabricación de baterías. Argentina, Bolivia y Chile suman cerca del 60% de las reservas identificadas de litio. EL BID se encuentra apoyando a estos tres países mediante asistencia técnica.

El uso de baterías en micro redes, rol clave en el mejoramiento del acceso a la energía en zonas aisladas

El uso de baterías de plomo y de ion de litio en micro redes para la electrificación en áreas aisladas es la aplicación  de mayor experiencia en cuanto a la instalación de SAE en la región. La introducción de los SAE para acompañar las centrales solares en zonas aisladas y en islas ha permitido eliminar o al menos disminuir la necesidad del uso de generadores diésel. Esto ha permitido aumentar la eficiencia de los sistemas, reducir los costos de operación y la compleja logística de suministro de combustible, así como las emisiones de CO2 y otros gases contaminantes locales, como monóxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos nitrosos.  En la tabla 2 se presentan algunos proyectos de micro-redes financiados por el BID en la región.

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Ampliar el entendimiento sobre las tecnologías y los servicios de los SAE

Aprovechar los beneficios de los SAE en LAC para una mayor incorporación de las energías renovables variables, descarbonizar los sistemas energéticos y presentar un mejor servicio a los usuarios requiere de varias acciones por parte de los hacedores de política, reguladores planificadores y empresas privadas. Un marco regulatorio que habilite la participación de los SAE en los mercados y que reconozca el valor de los servicios que este presta a la red.

Asimismo, es necesario invertir en el conocimiento de la tecnología, su desempeño, mediante el desarrollo de pilotos y compartiendo la experiencia de los proyectos que ya están en funcionamiento. También invertir en ciencia y tecnología para desarrollar cadenas de valor alrededor de los SAE, en particular de las baterías de litio. En el corto plazo es posible continuar con la instalación de SAE donde resulten económicamente viables, como en las micro redes y en aquellas instalaciones que no requieren de un marco regulatorio habilitante, como el caso de baterías ubicadas detrás del medidor que acompañan las centrales de generación.

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