Desarrollar proyectos de almacenamiento en baterías a escala de servicios públicos en Europa

En la carrera mundial por salvar la distancia cada vez mayor que separa el calentamiento global de la acción climática, se está depositando una gran fe en estrategias de mitigación, como las energías renovables y la electrificación. Para evitar que la temperatura mundial supere en más de 1,5 C los niveles preindustriales, es de vital importancia que, para 2050, las fuentes de energía eólica y solar hagan gran parte del trabajo pesado, lo que supondría, en algunos modelos, el 35 % y el 25 % respectivamente de toda la electricidad generada.[1]

Sin embargo, la energía eólica y la solar tienen un inconveniente importante: a menos que se introduzcan en la red para su uso inmediato, almacenar la energía generada por todas esas turbinas eólicas y paneles fotovoltaicos es una tarea compleja. Sin medios de almacenamiento adecuados, los hogares y las industrias podrían verse privados de energía en momentos en los que no haya luz solar a causa de las nubes o las aspas de las turbinas no giren por falta de viento.

La respuesta obvia a este problema son los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) a escala de servicios públicos, capaces de contener la electricidad procedente de las fuentes de energía renovables hasta que se necesite, un área en la que FRV, de Abdul Latif Jameel Energy, es una de las empresas pioneras que se encuentra en auge.

Teniendo en cuenta que 2023 fue otro año en el que se batieron temperaturas récord[2] y se produjeron desastres relacionados con el clima[3] que se cobraron miles de vidas, no es de extrañar que las instalaciones de BESS estén aumentando significativamente.

Para 2030, se prevé que los sistemas de almacenamiento masivo de energía en todo el mundo alcancen un total acumulado de 411 GW, unas 15 veces la capacidad operativa en 2021.[4] Las ambiciosas inversiones que se están produciendo en este campo están dando a todo el mercado una sacudida muy necesaria. Solo en 2022, se invirtieron más de 5000 millones de dólares en instalaciones de BESS, el triple que en el año anterior. Y esto no es más que el principio; según los expertos de McKinsey, para finales de la década el mercado de BESS podría duplicar su tamaño actual y alcanzar un valor de entre 120 000 y 150 000 millones de dólares en todo el mundo.[5]

Estados Unidos y China parecen estar destinados a seguir marcando el ritmo del sector, ya que probablemente albergarán más de la mitad de todos los sistemas de almacenamiento de este tipo de aquí a 2030. Sin embargo, el resto del mundo no se queda de brazos cruzados y hay una región en particular que está alcanzando rápidamente a estos gigantes industriales: Europa.

Antes de empezar a analizar la gran acogida que está teniendo el almacenamiento en baterías a escala de servicios públicos en el continente europeo, merece la pena dedicar un instante a la tecnología que sustenta el sector y su potencial para impulsar la lucha contra el cambio climático.

Una batería de soluciones para el dilema del almacenamiento de energía

Las baterías que se emplean para almacenar energía a escala de servicios públicos se conectan tanto a los dispositivos de generación de energía (principalmente turbinas eólicas y paneles solares) como a las redes de transporte. La capacidad de almacenamiento oscila entre varios megavatios hora y cientos de megavatios hora por instalación. En la actualidad, el 95 % de los sistemas funcionan con baterías de iones de litio.[6] Una sola batería de 40 MWh puede ahorrar alrededor de 400 horas de congestión de la red y aproximadamente 2 millones de dólares en costes de combustible.[7]

Las baterías a escala de red tienen el potencial de reducir drásticamente la huella de carbono del sector energético, responsable de más del 40 % de las emisiones mundiales de CO₂.[8]

Las baterías de iones de litio presentan varias ventajas con respecto a otras tecnologías competidoras:

• Pueden recargarse miles de veces con una disminución mínima de su rendimiento.
• Pueden fabricarse con cualquier capacidad.
• Combinan precios relativamente bajos con un registro de seguridad envidiable.

Además, la tecnología moderna de iones de litio también es inteligente, ya que está diseñada para liberar patrones óptimos de energía a la red mediante software desarrollado a medida y basado en algoritmos.

La tecnología es ingeniosa y fascinante: los sistemas cargan y descargan la energía transfiriendo los iones de litio entre electrodos. Los óxidos metálicos líticos se utilizan comúnmente como cátodo para el almacenamiento, y el carbono como ánodo para la extracción. Según las predicciones de la consultora empresarial internacional McKinsey, la cadena de baterías de iones de litio crecerá un 30 % cada año aquí a 2030 y alcanzará un tamaño de mercado de 4,7 TWh.[9]

Los iones de litio distan mucho de ser la única tecnología que promete resolver el problema de tener un suministro de energía fiable procedente de fuentes de energía renovables irregulares.

Las baterías de iones de sodio retienen menos energía que sus equivalentes de iones de litio y tienen una vida útil más corta, no obstante, son un quinta parte más baratas y podrían llenar el vacío que dejarían los iones de litio si disminuyera su suministro[10]. En 2023, al menos seis nuevos fabricantes comenzaron a producir baterías de iones de sodio.

Las baterías de flujo producen energía mediante un par de componentes químicos disueltos en líquido y divididos por una membrana, utilizando los electrolitos para extraer los electrones. Aunque es menos eficiente que los materiales electroactivos sólidos, la tecnología tiene potencial para emplearse a escala de servicios públicos, y ya suministra energía a los hogares de la ciudad portuaria china de Dalian con una batería de flujo de 400 MWh y 100 MW.

Por otro lado, hay otras innovaciones que esperan entre bastidores. Los sistemas de aire comprimido (que liberan aire de un recipiente presurizado para hacer girar una turbina), las baterías mecánicas de gravedad (que permiten que bloques con peso desciendan de una torre, creando torsión, en momentos de déficit energético) e incluso las baterías de arena (que atrapan el calor en silos utilizando la arena como medio de almacenamiento a elevadas temperaturas) se encuentran en diferentes etapas de desarrollo, listas para complementar el dominio de los sistemas de iones de litio y mostrar la versatilidad de los conceptos de almacenamiento de energía.

Con independencia de si el futuro del almacenamiento de energía se regirá por los minerales de tierras raras, por la arena o por la gravedad, hay una cosa que es incuestionable: sin una infraestructura de baterías generalizada, la sociedad nunca se liberará completamente de los grilletes de los combustibles fósiles. Las baterías son el puente que puede facilitar nuestro camino hacia un futuro con cero emisiones netas y evitar las consecuencias más extremas del cambio climático.

Los legisladores europeos parecen ser especialmente conscientes de la importancia del almacenamiento de energía a escala de servicios públicos, por ello, están impulsando el crecimiento del mercado, una iniciativa que puede resumirse en una sola palabra: electrificación.

El auge de la electricidad: Europa, líder en almacenamiento en baterías

Europa está entusiasmada con los nuevos proyectos de sistemas de almacenamiento de energía en baterías a escala de red.

En 2022, en el conjunto del continente europeo, entraron en funcionamiento 1,9 GW de nueva capacidad de almacenamiento en 170 proyectos distintos, a cargo de los países que lideran este crecimiento: Reino Unido, Francia, Alemania e Irlanda. Todavía se están calculando las cifras definitivas para 2023, pero las previsiones para ese año apuntan a que las nuevas instalaciones se dispararon hasta los 3,7 GW, lo que supone un crecimiento anual de casi el 100 %.[11]

Gran parte del crecimiento que tuvo lugar en 2023 se produjo por cortesía del Reino Unido (+1512 MW), Italia (+853 MW), Francia (+337 MW), Alemania (+215 MW), Irlanda (+205 MW), Lituania (+200 MW) y Suecia (+112 MW).

Ya se ha marcado una línea a seguir, y se espera que los avances se produzcan a un ritmo aún mayor. Si los planes actuales llegan a buen puerto, de aquí a mediados de siglo se construirán nuevas instalaciones de BESS a escala de servicios públicos con una capacidad mínima de 95 GW en toda Europa. Dichas ambiciones eclipsan los 5 GW de capacidad instalada de forma acumulativa a principios de 2023, y en conjunto, representan más de 70 000 millones de euros de inversión.[12]

En el futuro, se espera que Alemania, el Reino Unido, Grecia, Irlanda e Italia encabecen este importante crecimiento. De todas maneras, estas previsiones puede que solo sean la punta del iceberg, ya que 14 de los 24 países de la Unión Europea todavía no han comunicado sus respectivos objetivos con respecto al despliegue de instalaciones de almacenamiento de energías renovables.

El rendimiento aumentará en consonancia con la capacidad; las baterías con más de 4 horas de almacenamiento representarán más del 60 % del total de las instalaciones en 2050, en comparación con tan solo un 22 % en 2025.

El sector está madurando especialmente rápido en el Reino Unido. Los analistas de materias primas de S&P Global sostienen que esto se debe a que el país se definió como pionero en este campo. En 2016, la empresa británica National Grid ofreció contratos de respuesta rápida por una duración de cuatro años a ocho proyectos que abarcaban 201 MW de energía, lo que, en aquel momento, duplicó la capacidad total instalada de Europa.[13]

El impulso en el Reino Unido no muestra indicios de que vaya a ralentizarse. En el cuarto trimestre de 2023 se pusieron en funcionamiento casi 420 MW correspondientes a nuevos proyectos de almacenamiento en baterías en todo el país, el mayor incremento hasta la fecha y un 13 % más que en el trimestre anterior. En total, durante este periodo se pusieron en marcha ocho importantes instalaciones a escala comercial, lo que elevó la capacidad de almacenamiento de los BESS operativos en el Reino Unido a 4,6 GWh.[14]

Así pues, ¿qué factores explican la creciente popularidad de los proyectos de almacenamiento en baterías en Europa y qué lecciones podemos extraer para infundir ese entusiasmo al resto del mundo industrializado?

Los legisladores apostaron con decisión por el potencial de los BESS

Europa atraviesa una crisis energética, provocada por la reducción del suministro de gas ruso en más de un 80 % en 2022 y la multiplicación por 15 del precio al por mayor del petróleo y el gas desde 2021.[15] Europa recurre cada vez más a las energías renovables para colmar la brecha y reducir los precios para los consumidores, y las baterías son la solución natural para almacenar esa electricidad.

Al igual que quienes defienden las baterías señalan el bolsillo del ciudadano como una de las razones, del mismo modo podrían señalar el cielo.

A pesar del clima relativamente favorable de Europa, el continente no es inmune a las consecuencias tangibles del calentamiento global. Alemania, Austria, Hungría, la República Checa y Eslovenia son solo algunos de los países que se vieron afectados por inundaciones repentinas el pasado año, de hecho, en este último se recogió la misma cantidad de agua en tan solo 24 horas que lo equivalente a un mes entero de lluvias y experimentó daños estimados en 500 millones de euros.^[16] Las temperaturas abrasadoras en todo el continente provocaron incendios forestales en Portugal, España y Grecia. En 2022, los incidentes meteorológicos en Europa causaron unas 16 365 muertes y afectaron a otras 156 000 personas.^[17]

Sin embargo, la principal razón del auge del mercado de las baterías a escala de servicios públicos en Europa es un entorno político receptivo que fomenta la proliferación de estos sistemas.

El Plan REPowerEU de la Unión Europea pretende acelerar la transición energética aumentando el objetivo de la UE en materia de energías renovables a un 45 % para 2030[18]. En este plan se prevén inversiones en infraestructuras de energía limpia por valor de 800 millones de euros, incluyendo proyectos de almacenamiento de energía y compatibilidad transfronteriza a través de la iniciativa Mecanismo “Conectar Europa” (MCE) para la Energía.[19]

Anunciada en marzo del año pasado, la Ley sobre la industria de cero emisiones netas de la Comisión Europea (CE), un pilar del Plan Industrial del Pacto Verde de la UE, tiene como objetivo generar capital nuevo para proyectos de almacenamiento de energía a escala de red por medio del fomento de la fabricación nacional de baterías.^[20]

Casi al mismo tiempo, la CE propuso una reforma para la configuración del mercado de la electricidad (EMD, por sus siglas en inglés) a fin de dar prioridad a los sistemas de almacenamiento de electricidad en el marco de los esfuerzos por lograr la independencia energética.[21]

Una de las estrategias consiste en establecer objetivos nacionales de flexibilidad basados en la “respuesta a la demanda” y el almacenamiento, así como fomentar un mayor reparto de la energía entre los Estados y los mercados mayoristas.^[22]

Por otro lado, el Plan Industrial del Pacto Verde también abarca una Ley Europea de Materias Primas Fundamentales destinado a reforzar los procesos de refinado, transformación y reciclaje de las materias necesarias para la transición ecológica, como el litio, un material clave para las baterías, y otros elementos de tierras raras.[23]

La coordinación legislativa ya está dejando un legado duradero. A finales del año pasado, Italia recibió el visto bueno para destinar 17 700 millones de euros a la construcción de más de 9 GW de almacenamiento de energía. En los Países Bajos, por su parte, la compañía energética alemana RWE AG está construyendo una instalación de baterías a escala de servicios públicos para poder integrar su parque eólico marino OranjeWind en la red. Asimismo, en su mercado nacional, RWE AG también está desarrollando proyectos de megabaterías en Lingen, Werne y otras dos ciudades de Renania del Norte-Westfalia.[24]

La eficacia del apoyo legislativo a los proyectos de BESS también puede observarse ya en otras partes del mundo. Como prueba de ello, podríamos estudiar la iniciativa de Australia por valor de 20 000 millones de AUD “Rewiring the Nation”, la cual ha tenido un impacto exponencial en el alcance de los proyectos de baterías a escala de servicios públicos en construcción[25]; o la Ley de Reducción de la Inflación de los EE. UU. de 2022, la cual se espera que duplique la capacidad de almacenamiento en baterías del país en 2024.[26]

A pesar del rápido aumento de las plantas de BESS en Europa y del entorno político cada vez más favorable, todavía es necesario superar varios obstáculos antes de que la tecnología pueda desplegar todo su potencial.

¿Obstaculizarán los desafíos actuales el desarrollo de las plantas de baterías?

Aunque los proyectos de baterías a escala de red se multiplican por todo el continente, los promotores siguen quejándose de la excesiva burocracia y los costes innecesarios. A pesar de sus recientes avances, la UE está lejos de lograr la armonización normativa. Incluso ahora, los nuevos proyectos de BESS deben ser aprobados por los distintos Estados, los cuales a menudo tienen prioridades contradictorias y definiciones jurídicas incongruentes, lo que da lugar a modelos de negocio incoherentes en todo el bloque.[27]

Los principales retos siguen siendo la interoperabilidad de la red, la prestación de servicios complementarios y la suscripción de contratos a largo plazo que los inversores consideran necesarios para inspirar las especulaciones en torno a una tecnología que aún está en una etapa incipiente.

El mercado europeo sigue fragmentado y las consolidaciones hasta el momento no han sido suficientes para estabilizar el sector.[28] La volatilidad de los precios en toda la cadena de valor de las baterías también sigue siendo un problema. En diciembre de 2022, el precio del carbonato de litio (incluido el coste, el seguro y el flete) se estimaba en 75 000 USD por tonelada métrica, lo que supone un aumento interanual del 122 %.[29]

A pesar de las medidas de mitigación introducidas recientemente, como la Ley Europea de Materias Primas Fundamentales (véase más arriba), persiste la preocupación por la resiliencia de las cadenas de suministro, sobre todo de las reservas de minerales de tierras raras, tan necesarios para las baterías. Los fabricantes de vehículos eléctricos (VE) compiten con otros sectores por acceder a recursos escasos como el litio, lo que provoca retrasos en el mercado del almacenamiento de energía. Por ejemplo, la compra de baterías por parte de Volkswagen para los próximos tres años superará con creces la cartera de proyectos de los 10 mayores proveedores de almacenamiento de energía juntos.[30]

Por otra parte, también hay que superar un problema de percepción pública. La extracción de minerales de tierras raras consume recursos naturales, provoca la pérdida de biodiversidad y contamina de manera rutinaria el paisaje. En los mercados emergentes, de donde a menudo se extraen estos minerales, hay aspectos como los derechos de las personas indígenas o el trabajo forzado que pueden causar aún más daño a la reputación. Hacer realidad la visión de una Europa impulsada por las baterías supondrá librar una batalla entre la mente y el corazón, así como una batalla de balances.

Para que la misión tenga éxito, debe ser reforzada por un sector privado dinámico dispuesto a dirigir su capital hacia soluciones de BESS a largo plazo que cambien las reglas del juego.

El sector privado puede potenciar el desarrollo del almacenamiento en baterías

Fotowatio Renewable Ventures (FRV), como empresa insignia de energías renovables de Abdul Latif Jameel, ya cuenta con un largo historial de innovación.

Con presencia en cinco continentes, FRV desarrolla y gestiona proyectos de energía solar, eólica e híbrida, así como una cartera de sistemas de almacenamiento de energía en baterías.

FRV encabeza los esfuerzos del sector privado para promover las plantas de BESS en toda Europa, con un enfoque particular en el Reino Unido, donde ha establecido un Centro de Excelencia de BESS que dirige David Menéndez.

En 2023, FRV logró el cierre financiero de dos de sus principales proyectos de almacenamiento en baterías en el Reino Unido: Contego, en West Sussex, y Clay Tye, en Essex, siendo el último de ellos uno de los mayores proyectos de BESS jamás emprendidos en el Reino Unido y el mayor BESS operativo de Europa en el momento de su inauguración.

Clay Tye entró en funcionamiento a finales de marzo de 2024, con una potencia de 99 MW y una capacidad de 198 MWh. Para intercambiar la capacidad de energía y gestionar los proyectos de manera eficiente, emplea 52 baterías de iones de litio Tesla Megapack, junto con el software de IA Autobidder de Tesla.

Contego, por su parte, aprovecha una potencia de 34 MW y una capacidad de 68 MWh procedente de un conjunto de 28 baterías.

FRV también ha iniciado la construcción de otros dos proyectos BESS en el Reino Unido, esta vez en la región de Midlands. Cada proyecto abarca un total de 1,01 hectáreas, y juntos generarán unos 100 MW de energía. Los dos sistemas de almacenamiento de energía en baterías de iones de litio permitirán importar y exportar la energía al estar conectados a la red de distribución.

Estos proyectos surgen a raíz del éxito logrado por FRV con el proyecto de baterías de Holes Bay, en Dorset (Reino Unido), el cual está operativo desde el 2020. Esta planta de 15 MWh fue la primera en entrar en funcionamiento en la nueva interfaz de programación de aplicaciones (API) de acceso más generalizado de National Grid para el mecanismo corrector.

Actualmente, FRV cuenta con más de 5 GW de potencia repartidos entre varios proyectos BESS en el Reino Unido, los cuales se encuentran en diferentes fases de explotación o desarrollo. Estos proyectos se complementan con otros similares en Australia, donde la empresa está desarrollando instalaciones de BESS en Gnarware, en Victoria, y una planta híbrida de energía solar y BESS en Dalby, Queensland. Además, FRV tiene una participación mayoritaria en un proyecto de BESS en Grecia y, en febrero de 2024, se asoció con AmpTank Finland Oy para desarrollar en Finlandia un proyecto de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) a escala de servicios públicos.

En palabras de Fady Jameel,  vicepresidente internacional de Abdul Latif Jameel: “Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías a escala de red son un enlace fundamental entre las fuentes de energía renovables y un suministro fiable de electricidad ecológica para las comunidades. La innovadora tecnología BESS ayuda a garantizar que los hogares y las empresas tengan acceso a la electricidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana, ofreciendo flexibilidad a las redes eléctricas de todo el mundo en los momentos de mayor demanda y acelerando nuestra necesaria transición para dejar de utilizar los perjudiciales combustibles fósiles”.

[1] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Webinars/07012020_INSIGHTS_webinar_Wind-and-Solar.pdf

[2] https://www.metoffice.gov.uk/about-us/press-office/news/weather-and-climate/2024/2023-the-warmest-year-on-record-globally

[3] https://www.theguardian.com/environment/2023/dec/27/2023-costliest-climate-disasters-poor-lose-out-global-postcode-lottery

[4] https://www.pveurope.eu/solar-storage/bloombergnef-global-energy-storage-market-15-fold-growth-2030

[5] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems

[6] https://www.windpowerengineering.com/how-three-battery-types-work-in-grid-scale-energy-storage-systems/

[7] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Utility-scale-batteries_2019.pdf

[8] https://documents.worldbank.org/en/publication/documents-reports/documentdetail/873091468155720710/Understanding-CO2-emissions-from-the-global-energy-sector

[9] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/battery-2030-resilient-sustainable-and-circular

[10] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems

[11] https://www.energy-storage.news/europe-deployed-1-9gw-of-battery-storage-in-2022-3-7gw-expected-in-2023-lcp-delta/

[12] https://auroraer.com/media/european-battery-markets-on-track-to-attract-over-70bn-e-investment-by-2050/

[13] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe

[14] https://www.solarpowerportal.co.uk/q4-2023-sees-largest-quarterly-increase-in-battery-energy-storage/

[15] https://www.imf.org/en/Publications/fandd/issues/2022/12/beating-the-european-energy-crisis-Zettelmeyer

[16] https://www.euronews.com/green/2023/08/08/torrential-rain-flash-floods-and-raging-wildfires-europes-extreme-summer

[17] https://news.un.org/en/story/2023/06/1137867

[18] https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/repowereu-affordable-secure-and-sustainable-energy-europe_en

[19] https://www.iea.org/policies/15691-repowereu-plan-joint-european-action-on-renewable-energy-and-energy-efficiency

[20] https://www.energy-storage.news/european-commissions-net-zero-industry-act-includes-energy-storage-as-eligible-technology/

[21] https://energy.ec.europa.eu/topics/markets-and-consumers/market-legislation/electricity-market-design_en

[22] https://www.energy-storage.news/european-commissions-raised-ambition-for-energy-storage-in-electricity-market-design-welcomed-with-caveats/

[23] https://www.reuters.com/markets/commodities/eus-hunt-critical-minerals-2023-12-18/

[24] https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-02-15/battery-storage-for-europe-s-grids-may-finally-be-getting-ready-for-net-zero

[25] https://www.energy-storage.news/australia-had-over-2gwh-of-large-scale-battery-storage-under-construction-at-end-of-2022/

[26] https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=61202

[27] https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-02-15/battery-storage-for-europe-s-grids-may-finally-be-getting-ready-for-net-zero

[28] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems

[29] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe

[30] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe