En almacenamiento mundial de energíaLa proporción de energías renovables en la estructura energética sigue aumentando.
Sin embargo, esto también conlleva nuevos retos. La aleatoriedad, intermitencia y volatilidad de la energía eólica y solar han ejercido una enorme presión estructural sobre el actual sistema de generación de energía.
La integración de grandes cantidades de energía eólica y solar en el sistema provocará frecuentes excedentes y escasez de energía. Almacenamiento de energía de larga duración se ha convertido en una tecnología clave para resolver el problema del acceso a las energías renovables
En este artículo se exploran diversas vías técnicas, ventajas y retos, y escenarios de aplicación para el almacenamiento de energía de larga duración.
Varias vías técnicas para el almacenamiento de energía de larga duración
El almacenamiento de energía de larga duración puede conseguirse de diversas formas, como el almacenamiento de energía mecánica, el almacenamiento de energía térmica, el almacenamiento de energía electroquímica, el almacenamiento de energía química, etc.
(1) Almacenamiento mecánico de energía: La tecnología mecánica de almacenamiento de energía más madura es la hidroeléctrica por bombeo, que representa 95% de la capacidad total mundial de almacenamiento de energía.
Sin embargo, existen ciertos requisitos para la selección del emplazamiento de las centrales y las estaciones. En la actualidad están surgiendo nuevas instalaciones hidroeléctricas de bombeo, como las bombas geomecánicas, que reducen la dependencia de las condiciones geográficas.
Además, el almacenamiento de energía mecánica también incluye el almacenamiento de energía por aire comprimido, el almacenamiento de energía por gravedad y el almacenamiento de energía por aire líquido.
El almacenamiento de energía en aire comprimido también tiene en cuenta el almacenamiento de energía térmica, que se utiliza para almacenar el calor generado durante el proceso de compresión y reutilizarlo en el ciclo de descarga; el almacenamiento de energía por gravedad se encuentra actualmente en las primeras fases de comercialización.
(2) Almacenamiento de energía térmica: La tecnología de almacenamiento de energía térmica puede liberar electricidad y calor al mismo tiempo. La vía técnica puede dividirse en cambio de temperatura del medio, cambio de estado del material del medio, reacción térmica termoquímica, etc.
Estas tecnologías utilizan medios como sales fundidas, hormigón, aleaciones de aluminio o materiales rocosos para almacenar calor en contenedores aislados. La ruta tecnológica más utilizada es una combinación de instalaciones de generación de energía a partir de sales fundidas y energía solar concentrada (CSP).
(3) Almacenamiento de energía química: almacenamiento de hidrógeno, almacenamiento de energía de gas natural, etc.
(4) Almacenamiento electroquímico de energía: Basadas en el almacenamiento de energía de larga duración a partir de reacciones electroquímicas, las baterías de flujo constituyen una vía técnica.
Las baterías de flujo almacenan energía eléctrica en disolventes químicos en depósitos externos y se cargan y descargan a través de membranas de intercambio iónico. Al mismo tiempo almacenamiento de energía en baterías de iones de litio también es una opción muy competitiva.
Ventajas del almacenamiento de energía de larga duración
El aumento de la proporción de generación de energía renovable traerá consigo un crecimiento de la demanda de almacenamiento de energía durante 8-12 horas o incluso más, y también es un mercado importante para el almacenamiento de energía de larga duración.
La tecnología de almacenamiento de energía de larga duración presenta principalmente las cinco ventajas siguientes:
(1) El coste marginal es bajo cuando se almacenan grandes cantidades de energía eléctrica.
(2) Desacoplamiento de energía y potencia.
(3) Modularización, escalabilidad, menos requisitos de ubicación de fábricas y estaciones, y mayor seguridad.
(4) No depende de elementos raros, tiene bajos costes económicos y efectos a escala industrial.
(5) En comparación con la mejora y ampliación de las redes de transmisión y distribución, el periodo de construcción es corto.
Escenarios de aplicación del almacenamiento de energía de larga duración
El almacenamiento de energía de larga duración puede mejorar la flexibilidad del sistema eléctrico almacenando y liberando energía durante un periodo de tiempo más largo (>4h, a lo largo de días, semanas y estaciones). Sus principales escenarios de aplicación se reflejan en cuatro aspectos:
(1) Aplicación de almacenamiento de energía intradiaria: De 4 a 12 horas de almacenamiento de energía de larga duración para resolver el desequilibrio entre la oferta y la demanda de energía durante el día.
(2) Aplicaciones de almacenamiento de energía entre días y entre semanas: se ocupan principalmente de los desequilibrios energéticos de media y larga duración causados por anomalías meteorológicas de corta duración (falta de luz, escasez de agua, etc.).
(3) Aplicación entre estaciones: Resolver el pico de demanda energética en invierno y la incertidumbre de larga duración del sistema eléctrico provocada por el cambio climático.
(4) Hacer frente a fenómenos meteorológicos extremos.
Retos del almacenamiento de energía de larga duración
Existe una gran laguna técnica en el almacenamiento de energía de larga duración, por lo que debe aumentarse la inversión para colmarla.
Aunque las tecnologías de almacenamiento de energía de larga duración son diversas, los distintos métodos de almacenamiento de energía tienen diferentes limitaciones, lo que dificulta el uso generalizado de esta tecnología a gran escala.
Tomemos como ejemplo la batería de flujo. Se caracteriza por su seguridad, su expansión flexible según las necesidades y su larga vida útil. Sin embargo, su elevado coste es el mayor reto.
En la actualidad, China no ha establecido un mecanismo maduro de mercado de capacidad, y es difícil obtener beneficios del valor de capacidad del nuevo almacenamiento de energía a través del mercado.
También es necesario utilizar métodos científicos de conversión de la capacidad para proporcionar precios de capacidad o compensaciones de capacidad correspondientes a la duración.
Al mismo tiempo, se perfeccionan las variedades de mercado y se promueve el almacenamiento de energía de larga duración para participar en mercados auxiliares como el de respaldo para apoyar altas proporciones de consumo de energías renovables y la reducción del carbono.
Previsión de la escala futura del almacenamiento de energía de larga duración
Aunque algunas tecnologías de almacenamiento de energía de larga duración están aún en sus primeras fases.
Sin embargo, en el contexto de la aceleración de la transformación energética, se prevé que el almacenamiento de energía de larga duración marcará el comienzo de almacenamiento de energía en red en todo el mundo a partir de 2025.
Se espera que la capacidad instalada acumulada alcance los 30-40GW (la capacidad total llega a 1TWh), lo que supone entre 6 y 8 veces la capacidad pública actual, y 95% de la capacidad instalada se distribuye.
En 2040, se espera que la capacidad mundial instalada de LDES aumente hasta 1,5-2,5TW (la capacidad total alcanza 85-140TWh), lo que supone aproximadamente entre 8 y 15 veces la capacidad total instalada actual de almacenamiento de energía.
Reducirá las emisiones de carbono entre 1.500 y 2.300 millones de toneladas al año, lo que representa 10%-15% de las emisiones del sector eléctrico.
Su energía almacenada representará 10% de la generación mundial de electricidad, con un tamaño de mercado superior a $1 billón de dólares. Esto significa también que, para 2040, la inversión acumulada en LDES alcanzará los $1,5 billones-3 billones de dólares.
Resumen
En resumen, el almacenamiento de energía de larga duración es un componente clave de la transición energética en curso. A medida que avanzamos hacia un futuro más sostenible, la necesidad de una tecnología de almacenamiento de energía que pueda proporcionar energía durante largos periodos de tiempo es más importante que nunca.
Aunque siguen existiendo dificultades para la adopción generalizada del almacenamiento de energía de larga duración, esta tecnología experimentará un crecimiento significativo en las próximas décadas.
+86 - 18925002618
