Almacenamiento de energía para la transición energética III

(Tercera y última parte)

Anteriormente hablamos sobre cómo el almacenamiento de energía nos puede ayudar para la operación del sistema en el día a día en cuestión de segundos y horas. Hoy hablaremos de cómo serán necesarios semanas a meses de almacenamiento en escenarios donde las renovables sean las principales fuentes de energía para un sistema eléctrico.

Por el momento, este es uno de los mayores retos en cuanto a tecnología, pero su desarrollo es necesario para que la energía renovable sea la principal fuente de electricidad. Sin tanta capacidad de almacenamiento, simplemente no sería posible un sistema 100% de energía renovable.

Muchos sistemas presentan un comportamiento por temporadas en los consumos de energía. En México, por ejemplo, está muy marcada por las temporadas de calor y de frio. Durante el verano podemos demandar hasta un doble de electricidad por la necesidad de refrigerar casas y oficinas, entre otros.

En la gráfica se puede observar que el sistema tiene que pasar desde 20.5 GW hasta un máximo de 43.2 GW. Para esto se debe tener la suficiente capacidad disponible todo el año a partir de todas las tecnologías.

Si pensáramos en un esquema con una alta penetración de renovables necesitaríamos un almacenamiento que sea capaz de cargar ese exceso de energía que se pudiera tener en diciembre, enero o febrero, y poderlo descargar en el verano.

Esto lo podemos ver en la siguiente gráfica, donde la cantidad de energía producida por una central solar es exactamente la misma consumida, pero se pueden ver reflejadas horas de superávit y déficit.

Para esto, necesitamos sistemas de almacenamiento que permitan almacenar energía por semanas y meses. Uno de los retos de esto es que las baterías tienen un mejor aprovechamiento en un uso diario, considerando la pérdida de la energía almacenada si no se usa en largos periodos. Esto por sí mismo limita las tecnologías que tenemos disponibles para este uso.

A eso, hay que sumar que no tener ciclos de carga y descarga constantes reduce los ingresos potenciales de dicho sistema, generando un reto aún mayor para tener un sistema con viabilidad financiera.

Si bien esto puede solucionarse con importaciones y exportaciones de otros sistemas, en su conjunto los sistemas pueden sufrir los mismos problemas en caso de que tengan patrones de generación y consumo muy similares llevando al sistema en su totalidad a esta problemática.

Esto lo podemos explorar con el sistema de Baja California Sur, el cual no tiene posibilidad de importar ni exportar. Entre el 12 de septiembre de 2020 y el 11 de septiembre de 2021, ha tenido una demanda de 2,713 GWh con la siguiente tendencia.

Si quisiéramos generar esa energía con solar, que es una fuente muy abundante, sería necesario instalar una central de 1,500 MWp, muy por encima de la demanda máxima del sistema.

Adicionalmente, la demanda de energía entre diciembre y mayo sería aproximadamente de 1,448 GWh, mientras que el consumo durante esos meses fue de 1,091 GWh, generando un excedente en invierno que tendría que almacenarse para la temporada de verano o se tendría que desperdiciar.

Por el contrario, durante los 6 meses de verano se registró un consumo de 1,621 GWh en comparación a una generación de 1,410 GWh.

De ahí también radica la importancia de tener una diversidad de tecnologías de generación que permita compensar estas variaciones estacionales de la generación y la demanda de energía.

A la hidroeléctrica de presa, tecnología que actualmente tenemos para usos de este tipo, sumémosle las que sean posibles de adaptar para rebombeo. Otras tecnologías aún en desarrollo que pudieran cubrir estas necesidades son el almacenamiento por gas comprimido o el hidrógeno.

Existen alternativas. Es necesario también atacar la razón de estas variaciones estacionales del consumo de energía, mejorando la eficiencia térmica de los edificios, por ejemplo. Aún así, es necesario comenzar a prever cómo podemos hacer más viable la integración de energía renovable ante este escenario, donde de forma natural nos puede generar temporadas con sobreproducción y temporadas de déficit.

“El almacenamiento de energía es una tecnología nueva para los sistemas eléctricos, históricamente no se consideraba viable”.

El almacenamiento de energía es una tecnología nueva para los sistemas eléctricos, históricamente no se consideraba viable en términos económicos integrar almacenamiento para aplicaciones de gran escala. Hoy en día los costos han ido bajando y estos deben estar acompañados de modelos de negocios que permitan su factibilidad de integración a los sistemas eléctricos.

Esto tendrá una integración conforme al ritmo de crecimiento de las renovables, siendo primeramente el almacenamiento de minutos, posteriormente el de horas y, en última instancia, la de temporadas. Sin este complemento, aspirar a un nuevo sistema eléctrico basado en renovables difícilmente será viable.