A medida que los estados se acercan más al funcionamiento 100% renovable, el almacenamiento de energía será clave para permitir un suministro de energía más variable. Pero ninguna tecnología por sí sola será una bala de plata para todas nuestras necesidades de almacenamiento de energía.
Más bien, una cartera de soluciones de almacenamiento tiene más sentido desde el punto de vista económico para los futuros sistemas energéticos, según un reciente análisis del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (National Renewable Energy Laboratory, NREL, por sus siglas en inglés) titulado “Optimal energy storage portfolio for high and ultrahigh carbon-free and renewable power systems”, publicado en Energy & Environmental Science.
“El hecho es que cada sistema energético es diferente, con distinta demanda, despliegue de renovables, clima, etc.”, dijo Omar J. Guerra, investigador del NREL y autor principal del artículo. “Hemos comprobado que el almacenamiento de energía permite el menor coste de la energía en diferentes escalas de tiempo y circunstancias económicas en sistemas altamente renovables, lo que significa que estamos buscando una combinación de tecnologías de almacenamiento para la red futura”.
Compromisos de la tecnología de almacenamiento
Guerra y los investigadores Joshua Eichman y Paul Denholm utilizaron un modelo de optimización de alta resolución personalizado para comparar las combinaciones de almacenamiento de energía en todo Estados Unidos.
Los investigadores descubrieron que las variaciones geográficas, entre otros factores, pueden configurar drásticamente una cartera de almacenamiento de energía.
Por ejemplo, la red del Operador del Sistema Independiente de California (California Independent System Operator, CAISO, por sus siglas en inglés) está impulsada por la energía solar, descargando el almacenamiento estacional durante unos 50 días para cubrir los meses de invierno en el modelo, mientras que el Operador del Sistema Independiente de Midcontinent (Midcontinent Independent System Operator, MISO, por sus siglas en inglés), impulsado por la energía eólica, podría desplegar un almacenamiento estacional de menor duración (pero todavía mucho más largo que la mayoría de las tecnologías de almacenamiento desplegadas actualmente) con una capacidad de 5 a 14 días.
Las tecnologías de almacenamiento se enfrentan a compensaciones fundamentales en cuanto a eficiencia y costes de capital tanto para el componente de potencia como para el de energía, que es precisamente la razón por la que son útiles las tecnologías múltiples.
El almacenamiento de corta duración (intradiario), como las baterías de iones de litio, tiene una mayor eficiencia, pero también unos costes energéticos elevados, mientras que el almacenamiento de larga duración (diario), como el aire comprimido o la energía térmica bombeada, tiene unos costes energéticos más bajos, pero es menos eficiente.
“Con sistemas de energía muy alta o 100% renovable, tenemos que ser conscientes de qué combinación de almacenamiento es mejor para qué lugares o sistemas. Los costes, incluidos los de las emisiones de CO2 evitadas, varían sustancialmente con la elección de las carteras de almacenamiento”, dijo Guerra.
Cartera de almacenamiento para un 100% de energías renovables
Los investigadores obtuvieron algunos resultados sorprendentes para los sistemas ultra-renovables: A medida que un sistema se aproxima al funcionamiento 100% renovable, una parte cada vez mayor de su cartera de almacenamiento se beneficiaría de una capacidad de almacenamiento de varios días a estacional.
Esto se debe al creciente desajuste estacional de la carga restante y el suministro de recursos renovables. Sin embargo, en una red como la de CAISO, el almacenamiento de menor duración es más eficaz para suavizar las oscilaciones diurnas de la energía solar.
A medida que el almacenamiento estacional se convierte en un actor más importante cuando se acerca a los sistemas 100% renovables, aparece otra estrategia sorprendente en la que la carga de almacenamiento a almacenamiento se vuelve económicamente ventajosa. Y, como resultado, la restricción de las renovables empieza a disminuir porque una mayor parte de la energía renovable puede dirigirse al almacenamiento.
Esta dinámica para los sistemas ultra-renovables pone de manifiesto cómo los factores que compiten entre sí pueden afectar ampliamente a una cartera de almacenamiento óptima.
Impacto en el sector eléctrico
Las conclusiones del estudio son de importancia inminente para los operadores de sistemas, los desarrolladores de tecnología, los proveedores de energía y la industria en general.
El principal mensaje para estos grupos es que una cartera de almacenamiento de energía ideal podría ser muy diferente de una región a otra y variará con el porcentaje de energías renovables.
A medida que más ciudades y estados fijan objetivos de energía limpia, las partes interesadas que planifican a 10 o 20 años vista deben estar atentas al espacio más amplio de la tecnología de almacenamiento de energía y a cómo encaja en sus sistemas.
¿Qué es lo siguiente?
Ahora que los investigadores han establecido diferencias sustanciales en los costes de los despliegues de almacenamiento, el trabajo futuro se centrará en una evaluación más completa del valor del almacenamiento.
“Necesitamos un enfoque más holístico”, afirma Guerra. “Las tecnologías de almacenamiento son muy flexibles y pueden utilizarse para una gran variedad de servicios de red. Nuestro próximo paso será comprender toda la gama de beneficios del almacenamiento de energía para informar sobre las carteras de almacenamiento óptimas.”
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