No es ningún secreto que los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red se están convirtiendo en una parte cada vez más importante de la red eléctrica actual. Y es cierto que los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red ofrecen muchas ventajas.
Además, es la respuesta a uno de los principales obstáculos a los que se enfrenta el almacenamiento de energía renovable: la intermitencia. Para entender bien este tema, hemos preparado este completo y profundo artículo que arroja luz sobre qué es un sistema de almacenamiento de energía a escala de red y cómo funciona exactamente.
También hemos ido más allá e incluido sus ventajas, retos y limitaciones para ayudarle a entender este tema a un nivel completamente nuevo.
¿Qué es el almacenamiento de energía en red?
El almacenamiento de energía a escala de red puede definirse con tres palabras: fiabilidad, resistencia y flexibilidad.
Este sistema de almacenamiento de energía sirve para almacenar energía eléctrica que luego puede utilizarse en una red eléctrica integrada. Y, su capacidad es la de almacenar energía eléctrica procedente de fuentes renovables, por ejemplo, eólica y solar.
Tras almacenar suficiente energía, el sistema de almacenamiento de energía a escala de red la descarga a la red eléctrica cuando se necesita. Esto no sólo hace que la red eléctrica sea más fiable, resistente y flexible, sino también más rentable.
¿Cómo se almacena la energía en un sistema de almacenamiento de energía a escala de red?
Las baterías (de iones de litio, concretamente) son la forma más común de almacenar energía eléctrica en un sistema de almacenamiento de energía a escala de red. Estas baterías son dispositivos electroquímicos que pueden almacenar energía eléctrica procedente de la red eléctrica o de fuentes renovables.
Cuando las baterías de iones de litio se cargan, los iones de litio se desplazan al cátodo desde el ánodo. Y, cuando la red eléctrica necesita más energía eléctrica, las baterías descargan energía, lo que significa que los iones de litio vuelven al ánodo desde el cátodo.
Hay que tener en cuenta que la capacidad de una batería de iones de litio para almacenar más energía depende principalmente del número de iones que tenga.
Otra razón por la que las baterías de iones de litio se utilizan habitualmente en sistemas de almacenamiento de energía a escala de red es su eficiencia. Las baterías de iones de litio suelen tener una eficiencia de ida y vuelta (carga y descarga) de unos 90%.
En otras palabras, esto significa que por cada 10 GWh de energía almacenada en las baterías de iones de litio, 9 GWh pueden devolverse a la red eléctrica cuando sea necesario. Además de su eficiencia, las baterías de iones de litio también tienen una alta densidad energética y un largo ciclo de vida, lo que las hace prácticas para esta aplicación.
Ventajas de los sistemas de almacenamiento de energía en red
Los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red ofrecen sin duda muchas ventajas a la red eléctrica. Algunas de estas ventajas son:
● Mejora de la fiabilidad de la red: A veces se producen cortes en las redes eléctricas. Sin embargo, son un gran inconveniente.
Afortunadamente, los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red mejoran la fiabilidad de estas redes eléctricas liberando energía siempre que se necesita, por ejemplo, durante los cortes de suministro. En otras palabras, ayudan a alimentar la red actuando como reserva de energía.
Lo más fascinante de los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red es su capacidad para reiniciar la red después de un corte importante, también conocida como capacidad de arranque en negro.
● Mayor integración de las energías renovables: Las redes eléctricas ya pueden incorporar fuentes de energía renovables gracias a los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red. Cuando se produce un exceso de energía eléctrica, puede almacenarse y utilizarse posteriormente para alimentar una red eléctrica.
● Mayor resistencia: Debido al cambio climático, las condiciones meteorológicas extremas son ahora más frecuentes que antes. Y es cierto que el tiempo extremo afecta a la producción y el suministro de energía eléctrica.
Contar con un sistema de almacenamiento de energía a escala de red integrado en una red eléctrica hace que ésta sea más resistente al garantizar que el suministro de energía no se interrumpa tras los cortes de suministro.
● Menores costes de electricidad: Los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red son capaces de reducir los costes de la electricidad simplemente reduciendo (o suprimiendo por completo) las centrales eléctricas. Estas centrales sólo funcionan cuando la demanda de electricidad es alta, lo que puede resultar muy caro de mantener.
Tipos de almacenamiento de energía en red
Como ya se ha dicho, existen varios tipos de sistemas de almacenamiento de energía a escala de red.
Veámoslos en profundidad:
Baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio pueden utilizarse en sistemas de almacenamiento de energía a escala de red. Estas baterías son recargables y recogen y almacenan energía eléctrica de fuentes renovables o incluso de la propia red eléctrica.
Las baterías de iones de litio son muy eficientes en el suministro de energía eléctrica, ya que su eficiencia de ida y vuelta es de aproximadamente 90%. Además, las baterías de iones de litio tienen una alta densidad energética y una vida útil más larga: pueden durar hasta 10 años en un sistema de almacenamiento de energía a escala de red.
Las baterías de iones de litio también son seguras para los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red, así como para el medio ambiente, porque no producen emisiones.
Almacenamiento hidráulico por bombeo
Se trata de otro sistema de almacenamiento de energía a escala de red que utiliza agua para funcionar. Requiere dos depósitos de agua que deben estar a diferentes alturas para almacenar energía. Cuando no se utiliza mucha electricidad, se bombea agua del depósito inferior al superior.
Cuando la demanda de electricidad es alta, el agua vuelve al depósito inferior. La energía cinética se transforma en electricidad.
Esta tecnología es rentable en términos de mantenimiento y coste de almacenamiento que puede alimentar un sistema de almacenamiento de energía a escala de red. Es fiable y produce una mayor densidad energética en un lugar concreto.
Sin embargo, en comparación con el almacenamiento de energía mediante baterías de litio, las limitaciones del almacenamiento hidráulico por bombeo son muy grandes. La adaptabilidad geográfica y el elevado gasto inicial hacen que no se promueva ampliamente.
¿Cuánta energía puede almacenar un sistema de almacenamiento de energía a escala de red?
La cantidad máxima de energía que puede almacenar un sistema de almacenamiento de energía a escala de red depende principalmente del tipo de tecnología utilizada. Las baterías de iones de litio pueden almacenar hasta 10 GWh (o más) de energía eléctrica, lo cual es impresionante.
Y, como los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red necesitan mucha energía eléctrica para funcionar bien, es razonable concluir que muchas baterías de iones de litio conectadas entre sí pueden almacenar mucha energía para el sistema de almacenamiento de energía a escala de red.
Es esencial señalar que la cantidad de energía que puede almacenar un sistema de almacenamiento de energía a escala de red depende principalmente de su aplicación específica.
Por ejemplo, un sistema de almacenamiento de energía a escala de red que utilice baterías de iones de litio principalmente para el desplazamiento de carga necesitará más capacidad de almacenamiento de energía que las utilizadas para la regulación de la frecuencia.
¿Cuánto duran los sistemas de almacenamiento de energía en red?
Los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red que se basan en baterías duran mucho tiempo. Cuanto más dure el almacenamiento de energía a escala de red, mejor, porque amortiza el coste de capital inicial.
Teniendo esto en cuenta, un sistema de almacenamiento de energía a escala de red basado en iones de litio puede durar más de 10 años. Las baterías de iones de litio tienen una larga vida útil gracias a su bajo mantenimiento y a su elevado número de ciclos.
Cabe mencionar que la vida útil de un sistema de almacenamiento de energía a escala de red depende en gran medida de su aplicación específica. Si el sistema de almacenamiento requiere ciclos frecuentes, su vida útil se acortará.
¿Cómo se integran los sistemas de almacenamiento de energía en la red eléctrica?
Hay tres formas habituales de integrar sistemas de almacenamiento de energía en la red eléctrica. Descúbralas:
● Central eléctrica virtual: esta técnica requiere la integración de múltiples sistemas de almacenamiento de energía a escala de red en uno solo. A continuación, se utiliza para gestionar y distribuir fácilmente la energía eléctrica a la red eléctrica durante los cortes de suministro o los picos de uso.
● Conexión directa: La conexión directa del sistema de almacenamiento de energía a escala de red a la red eléctrica es la técnica de integración más utilizada. Se conecta directamente a la red eléctrica y puede suministrar energía a las redes durante los cortes de suministro o incluso provocar el apagón de una red.
● Integración detrás del contador: Esta técnica de integración es ingeniosa, ya que permite a las empresas eléctricas ofrecer servicios específicos a cada cliente. Por ejemplo, un cliente puede querer energía de reserva en caso de apagón, mientras que otro puede querer una respuesta a la demanda.
Esta técnica permite a la compañía eléctrica prestar estos dos servicios con eficacia y eficiencia. Suele conectarse detrás del contador, tal y como su nombre indica.
¿Cuáles son algunos ejemplos de proyectos de almacenamiento de energía a escala de red?
Existen varios proyectos de almacenamiento de energía a escala de red que han tenido éxito en todo el mundo. Algunos de ellos son:
● Hornsdale Power Reserve: creado en 2017 y situado en Australia, este proyecto de almacenamiento de energía a escala de red de iones de litio puede suministrar la asombrosa cantidad de 100 MW/129 MWh a una red eléctrica integrada. Los expertos esperan que este sistema de almacenamiento de energía a escala de red dure al menos 15 años.
● Yaowang Pumped Hydro-storage - situado en China, este sistema de almacenamiento de energía a escala de red es capaz de producir 2.400MW/4.500GWh, ¡lo cual es superimpresionante! Se espera que este proyecto dure al menos 50 años.
El proyecto Green Mountain Power de Vermont es otro exitoso sistema de almacenamiento de energía en batería que utiliza baterías de iones de litio. Es capaz de producir 4 MW y se puso en marcha en 2015.
¿Cuáles son los retos y las limitaciones del almacenamiento de energía a escala de red?
Aunque los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red son buenos y beneficiosos, también tienen sus inconvenientes:
● Costosa de construir e integrar en una red eléctrica.
● La ubicación de las instalaciones de almacenamiento de energía a escala de red influye mucho en su rendimiento. Por ello, es muy necesario encontrar y desarrollar los emplazamientos adecuados para integrar el sistema de almacenamiento de energía a escala de red en una red eléctrica que es bastante escasa.
● Los sistemas de almacenamiento hidráulico por bombeo tienen un impacto medioambiental negativo. La construcción de estos embalses le obligará a dañar hábitats naturales de animales al bloquear o incluso desviar el curso natural de un río.
¿Pueden utilizarse los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red en aplicaciones residenciales o a pequeña escala?
Sí, los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red pueden utilizarse en aplicaciones residenciales y a pequeña escala.
Sin embargo, no todos los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red pueden utilizarse en esta aplicación. Para aplicaciones a pequeña escala, los expertos recomiendan utilizar sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), siendo las mejores las baterías de iones de litio.
La mayoría de las aplicaciones residenciales o a pequeña escala requerirán servicios como respaldo de energía, cambio de carga, etc. Como no necesitarán mucha capacidad de almacenamiento de energía, tiene sentido utilizar baterías de iones de litio.
Podrá calcular la cantidad de energía necesaria y saber el número de baterías que debe instalar, así como la forma de integrar el sistema de almacenamiento de energía a escala de red. Estas baterías durarán mucho tiempo con unos costes de mantenimiento mínimos tras una instalación y un proceso de integración satisfactorios.
Conclusión
En conclusión, los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red son una parte importante de la red eléctrica, ya que proporcionan fiabilidad, resistencia y flexibilidad para hacer frente a los retos del almacenamiento de energía renovable. El éxito de proyectos de almacenamiento de energía a escala de red en todo el mundo ha demostrado su potencial para transformar el panorama energético.
Con los avances tecnológicos y el aumento de la inversión, los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red pueden desempeñar un papel crucial en la consecución de un futuro energético sostenible y más resistente.
+86 - 18925002618
