Acumulando éxito: cómo están revolucionando las baterías el mercado energético mundial

Con unos sistemas de almacenamiento de batería cada vez más avanzados y una investigación y desarrollo continuados en todo el mundo y a un ritmo sin precedentes, ¿cuál es la previsión actual para esta apasionante tecnología? ¿Y qué impacto podría tener en la planificación energética del futuro?

A medida que el auge de la energía renovable sigue ganando velocidad, hay que superar una serie de obstáculos. Entre los mayores retos está cómo equilibrar la red eléctrica durante las fluctuaciones de suministro y demanda. En otras palabras, ¿qué pasa con la generación de energía renovable si no brilla el sol o no sopla el viento?

Una solución ya está transformando proyectos de generación de energía en todo el mundo: el almacenamiento de batería.

Según KPMG, la implementación rápida y generalizada de fuentes intermitentes de energía renovable, concretamente de energía solar fotovoltaica (FV) y eólica, está “catalizando los esfuerzos para modernizar los sistemas de electricidad de todo el mundo[1]”. Una parte clave de este programa de modernización es el desarrollo, la introducción y el crecimiento de sistemas de almacenamiento de batería.

Con el estímulo del aumento de la demanda de fabricación de vehículos eléctricos[2], además de los avances tecnológicos que estamos viendo en instalaciones a gran escala para almacenar energía renovable y proporcionar opciones alternativas al suministro de energía tradicional, el coste del almacenamiento de batería está cayendo drásticamente. Además, la capacidad y el rendimiento de los sistemas de almacenamiento de batería está creciendo exponencialmente.

En el Autoshow de 2018 en Los Ángeles, la start-up de vehículos eléctricos RIVIAN captó la atención al desvelar la R1T: una camioneta eléctrica con un alcance máximo de carga única de 645 km. Con el objetivo de cambiar el paradigma de los vehículos eléctricos, RIVIAN considera que cada viaje debería dejar huella en la evolución humana, pero no en el planeta, así que desarrollan vehículos y tecnología para salir y explorar el mundo. En su centro de baterías de Irvine, California, diseñan su robusta plataforma tipo monopatín con este fin, con las baterías colgadas bien abajo entre la base de las ruedas.

Para la R1T hay tres baterías disponibles: una batería de 180 kWh (alcance: 645 km), un modelo de 135 kWh (alcance: 490 km) y una opción de 105 kWh (alcance: 370 km). Con un cargador DC de carga rápida, se pueden cargar hasta 160 kWh en solo 50 minutos.

Seb Henbest, Jefe de EMEA en Bloomberg New Energy Finance (BNEF), declara:

“La llegada del almacenamiento de batería barato significará que cada vez habrá más posibilidades de perfeccionar el suministro de energía eólica y solar, de modo que estas tecnologías puedan satisfacer la demanda incluso cuando el viento no sople y el sol no brille. El resultado será que las renovables se comerán cada vez más parte del mercado existente para el carbón, el gas y la energía nuclear[3]”.

Un desarrollo pionero en Chile ya está convirtiendo estas predicciones en realidad. Fotowatio Renewable Ventures (FRV), parte de Abdul Latif Jameel Energy, está desarrollando un proyecto revolucionario de energía híbrida eólica y solar de 540 GWh con capacidades de almacenamiento de batería integradas.

El proyecto, el tercero de FRV en América Latina, es el primer proyecto de energía híbrida eólica y solar y el primero en usar almacenamiento de batería, cosa que le permite proporcionar energía renovable 24 horas al día siete días a la semana.

“Cuando no sea posible producir energía solar o eólica debido a las condiciones ambientales, las baterías se activarán automáticamente y proporcionarán un suministro de energía renovable ininterrumpido a la red”, cuenta Daniel Sagi-Vela, director ejecutivo de FRV.

Innovaciones similares están transformando la sostenibilidad de proyectos de energía renovable en todo el mundo; incluyendo Japón, donde Tokyu Land Corp, Mitsubishi UFJ Lease y la Corporación para el financiamiento y la energía renovable están construyendo una planta solar de 92 MW con una batería de iones de litio de 25 MWh en Kushiro-cho, Hokkaido[4].

Situación actual del almacenamiento de batería

Expertos de McKinsey & Co. creen firmemente que “no hay […] duda de que el tiempo del almacenamiento se acerca[5]”.

Bloomberg NEF predice que se para 2050 se habrán invertido 548.000 millones de USD en tecnología de capacidades avanzadas para baterías, de los cuales un 41 % se destinarán a Asia-Pacífico y 168.000 millones a Europa[6].

De los 1291 GW de nueva capacidad que anticipa, dice que dos tercios serán a nivel de red eléctrica, con el 33 % restante proveniente de instalaciones privadas en hogares y empresas[7].

Con este telón de fondo, es comprensible la capacidad que tiene la tecnología de almacenamiento de batería para generar titulares en todo el mundo. En parte, eso se debe a la publicidad generada por Elon Musk y su empresa Tesla al proporcionar, en 2017, la mayor batería de iones de litio del mundo a la reserva energética de Hornsdale, en Australia Meridional. El Sr. Musk había participado en una notoria apuesta según la cual si no lograba lanzar la batería en solo 100 días, renunciaría a cualquier pago por el proyecto.

La batería, que almacena la energía sobrante de las turbinas eólicas del parque eólico de Hornsdale[8], contiene suficiente energía para abastecer a 8000 hogares durante 24 horas, o a más de 30.000 casas durante una hora en caso de apagón[9]. En su primer mes en funcionamiento, demostró su valor en 2 ocasiones. Respondió en solo 140 milisegundos cuando la central eléctrica Loy Yang de Victoria, que funciona con carbón, sufrió un apagón en diciembre de 2017[10]. Tom Koutsantonis, el ministro de energía australiano, estableció una dura comparación con la alternativa, la central eléctrica Torrens Island, que “tardaría media hora en sincronizarse con el mercado y abastecerlo[11]”.

Es una ley básica del suministro energético que, si la demanda supera la producción, debe haber una fuente alternativa que las equilibre. Aun así, incluso las plantas eléctricas tradicionales con turbinas de vapor pueden tardar 30 segundos en actuar[12]. En cualquier caso, aunque la batería de Tesla respondió mucho más rápido que Torrens Island, se ve ampliamente superada por una solución de almacenamiento de batería de la red alemana que puede aumentar su suministro de energía de 0 a 100 % en 40 milisegundos[13]. Y Sanjeev Gupta, un multimillonario británico, ya está planeando instalar una batería mayor que la de Tesla como parte de un plan de energía renovable de 1000 millones de USD en Australia Meridional[14].

Mientras tanto, en México se ha instalado la primera batería a escala de red eléctrica del país como reserva de una microrred de 130 MW que abastece a una fábrica de coches en Monterrey. “Necesitábamos algo capaz de reaccionar muy rápidamente”, dijo Matt Ginzberg, jefe de Arroyo Energy y desarrollador de la batería[15].

La economía del éxito

Sin embargo, los aspectos económicos son igual de importantes que la velocidad de reacción de las baterías que generan energía.

Para que cualquier innovación se implemente a gran escala en el sector de la energía es necesario un panorama económico favorable. Con el avance de la tecnología, ya no es posible ignorar la parte económica del almacenamiento de batería. “Las baterías a escala de la red eléctrica deben tener un beneficio de casi 200 USD por megavatio-hora para cubrir los gastos de cada ciclo de carga y descarga. Pero, para 2020, podría precipitarse hasta menos de 100 USD[9]”, según un informe publicado por BNEF en julio de 2018.

Según el estudio de 2015 La economía del almacenamiento energético en baterías, elaborado por el Rocky Mountain Institute (RMI), el almacenamiento de energía cobra sentido cuando se pueden lograr múltiples funciones con una sola instalación. En ese caso, el almacenamiento puede traducirse en múltiples fuentes de ingresos o en una reducción de costes (como se ilustra a continuación).

La instalación de sistemas de almacenamiento de batería también conlleva ahorros significativos dado que no se necesita construir plantas de pico que solo operan unas pocas horas al día[18]. Se argumenta que la suma de todo esto hace que la inversión inicial para una instalación de baterías sea todavía más lucrativa[19].

Es esta combinación de factores positivos lo que ha hecho que funcionarios del Estado de Nueva York se marquen el objetivo de implementar un almacenamiento de energía de 1500 MW para 2025[20]. Esto equivale a la demanda de electricidad del 20 % de los hogares del estado. Los planes del estado, que sitúan “el almacenamiento de energía […] al frente de los cambios dinámicos en el sector energético de Nueva York”, pretenden generar un montón de beneficios[21], que incluyen:

• Reducir las emisiones de CO₂ en un millón de toneladas en 10 años
• Crear 30.000 puestos de trabajo en el sector del almacenamiento para 2030
• Generar la capacidad de abastecer los picos de demanda y que a la vez la energía renovable ocupe una porción mayor de la mezcla de energías del estado

Un futuro más ecológico para las plantas de desalinización

Las soluciones que combinan la energía renovable y el almacenamiento de batería también tienen el potencial de impulsar la agenda de sostenibilidad en otras industrias vitales para la “infraestructura de la vida”, como la del suministro de agua.

Uno de los mayores retos para mejorar la sostenibilidad y la viabilidad comercial de las plantas de desalinización de agua es el suministro energético. Las plantas de desalinización termales convencionales consumen mucha energía, lo cual conlleva altas emisiones de carbono. Incluso aunque se usen procesos de energía alternativa, como la solar o la eólica, las fuentes de este tipo de energías no se encuentran disponibles las 24 h del día, los siete días de la semana, por lo que sigue siendo necesario utilizar turbinas que funcionen con gas o petróleo a fin de cubrir los intervalos en el suministro de energía renovable, produciendo así una gran huella de carbono.

Las nuevas plantas de desalinización de ósmosis inversa tienen una eficiencia energética considerablemente mayor (hasta diez veces mayor, de hecho), pero su problema reside en la falta de una fuente que proporcione energía renovable las 24 h.

Sin embargo, con una solución combinada de energía renovable y almacenamiento de batería, como la que FRV está introduciendo en Chile, será posible proporcionar a las plantas de desalinización un suministro ininterrumpido de energía renovable 24 h al día siete días a la semana.

Esto no solo haría que el proceso de desalinización fuera neutro en cuanto a emisiones de carbono, sino que también liberaría grandes cantidades de petróleo para su exportación, en lugar de usarlo en las plantas de desalinización, en especial en las termales, que consumen una cantidad de energía inmensa.

“Una solución de energía renovable también ofrecería más flexibilidad en lo referente a ubicar la planta de desalinización”, dice Carlos Cosin, director ejecutivo de Almar Water Solutions, parte de Abdul Latif Jameel Energy. “Ya no sería necesario ubicarla cerca de una central eléctrica tradicional. Podría construirse mucho más cerca de las poblaciones y las ciudades en las que se necesita el agua.”

Impulsar una revolución energética privada

Aunque queda claro que es muy probable que los avances en el almacenamiento de batería redefinan el sector energético y el de la desalinización de agua, no son solo el desarrollo de infraestructuras a gran escala y los sistemas públicos los que pueden verse beneficiados.

Las figuras más destacadas de la industria tienen cada vez más expectativas acerca del potencial que tiene el almacenamiento de batería para transformar el uso de energía a nivel residencial, un nivel en el que las casas particulares se abastecerían las 24 h del día con paneles solares e instalaciones de almacenamiento de batería domésticas.

McKinsey & Co. se cuenta entre los que lideran las evaluaciones positivas del almacenamiento de batería doméstico. “Al final, combinar la energía solar con el almacenamiento y un pequeño generador eléctrico (lo que se conoce como una desconexión total de la red eléctrica) tendrá sentido económicamente para clientes de mercados caros, y será en cuestión de años, no de décadas[21].”

En Australia Meridional están empezando a aparecer los primeros signos de que esta promesa se convierte en realidad: se están instalando paneles solares y baterías en 50.000 hogares[22]. En el Lejano Oriente, Tokyo Electric Power Holdings (TEPCO) —uno de los operadores nacionales de servicios públicos y red eléctrica de Japón— planea ofrecer a sus clientes placas solares fotovoltaicas combinadas con almacenamiento de batería para sus hogares; esto forma parte del giro que ha hecho el país hacia los estándares de energía cero para las viviendas[23].

“Se están moviendo muchas tecnologías distintas y mucha investigación y desarrollo alrededor de las baterías[24]”, declara Daniel Sagi-Vela, director ejecutivo de FRV. “Con almacenamiento de batería se podría hacer funcionar todo lo que hay en una casa —incluido el aire acondicionado— solo a partir de los paneles del tejado. Las baterías se cargarían automáticamente en ciertos momentos del día en que no se usan otros dispositivos o equipos”.

En mayo de 2018, las baterías fueron una parte clave del razonamiento que ayudó a convertir California en el primer estado de los EE. UU. en hacer que los paneles solares sean obligatorios en las nuevas casas y edificios de apartamentos bajos a partir de 2020[25]. A su vez, en Nueva Escocia, Canadá, Nova Scotia Power planea aprovechar el almacenamiento de batería para poder alcanzar un objetivo del 40 % de energías renovables para 2020.

Como parte de una prueba pionera, instaló baterías de alta capacidad en los hogares de 10 consumidores. Las baterías están conectadas a una línea eléctrica alimentada parcialmente por aerogeneradores. Jill Searle, directora de programas sénior de Nova Scotia Power, describió esto como un punto de inflexión. Dijo: “La tecnología de almacenamiento de batería es el siguiente gran paso en lo referente a cómo lo hará Nova Scotia Power para proporcionar un servicio fiable y continuado a nuestros clientes[26]”.

Con un enfoque similar, los hogares alemanes pueden adquirir un paquete energético de almacenamiento de batería que incluye un sistema fotovoltaico y un dispositivo de almacenamiento de 4,4 KW/h capaces de satisfacer las necesidades eléctricas de una familia pequeña durante el atardecer y la noche[27].

En el corazón de un nuevo futuro para Arabia Saudí

Ya está muy aceptado que la introducción de instalaciones de almacenamiento de batería será un punto de inflexión en industrias vitales para la “infraestructura de la vida” —suministro eléctrico y de agua.

Omar Al-Madhi, director ejecutivo de Abdul Latif Jameel Energy en Arabia Saudí y director general y miembro del consejo de Abdul Latif Jameel Investments, dirige los esfuerzos de su organización por estar a la cabecera de esta fase tan emocionante en el país. Está uniendo conocimientos globales y un equipo directivo con mucha experiencia tanto de Abdul Latif Jameel Energy como de FRV, en una apuesta clara por proporcionar un futuro más limpio y más sano a Arabia Saudí y extenderlo a la región MENAT.

“Combinando el almacenamiento de batería con el suministro de energía renovable mediante dispositivos solares fotovoltaicos que ofrece Abdul Latif Jameel Energy y que es el mejor de su clase, Arabia Saudí puede lograr un cambio transformador y posicionarse como un gigante estratégico en el mercado mundial de energía renovable en el siglo XXI y en adelante”.

Las aspiraciones del Sr. Al Madhi van en la línea de los objetivos fijados en el plan Vision 2030 de Arabia Saudí, que destaca que “preservando nuestro entorno y recursos naturales, cumplimos con nuestros deberes islámicos, humanos y morales[28]”. Para dar otra muestra de que el país está listo para asumir nuevos avances tecnológicos como las soluciones de almacenamiento de batería, añade:

“La preservación también es una responsabilidad para con las generaciones futuras y es esencial para nuestra calidad de vida diaria. Procuraremos salvaguardar nuestro entorno […] reduciendo toda clase de contaminación”.

Ciertamente, a las puertas de la tercera década del siglo XXI, parece que el almacenamiento de batería tendrá un papel cada vez más integral en la cartera energética del mundo. Por razones medioambientales, económicas y de eficiencia, una tecnología que en otros tiempos fue ampliamente ignorada ahora emerge como mecanismo de soporte clave tanto para el suministro a nivel de red eléctrica como para las residencias privadas, además de ofrecer apasionantes nuevas oportunidades en el sector de la automoción. En Abdul Latif Jameel estamos entusiasmados con la oportunidad de estar en el centro de esta nueva revolución energética y seguimos esforzándonos por proporcionar un mejor futuro para todos.

[1] California poised to be first state to require solar panels on new homes, The Guardian, 9 May 2018

[2] Nova Scotia Power Engages Eager Elmsdale Residents to Test Intelligent Feeder Pilot Project, Nova Scotia Power, 8 February 2018

[3] Conocer el almacenamiento de electricidad, KPMG, 2016

[4] Vision 2030, Kingdom of Saudi Arabia

[1] Electricity Storage Insight, KPMG, 2016

[2] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[3] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[4] Japan’s Largest-scale Battery-equipped Solar Plant to Be Built in Hokkaido, Solar Power Plant Business, 6 September 2017

[5] Battery storage: The next disruptive technology in the power sector, McKinsey & Company, June 2017

[6] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[7] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[8] Tesla’s enormous battery in Australia, just weeks old, is already responding to outages in ‘record’ time, The Washington Post, 26 December 2017

[9] Elon Musk just met his 100-day deadline on a $50 million bet and Tesla’s giant battery is ready to roll, Business Insider Australia, 23 November 2017

[10] Elon Musk’s massive backup battery took just 140 milliseconds to respond to crisis at power plant, International Business Times, 25 December 2017

[11] Elon Musk’s massive backup battery took just 140 milliseconds to respond to crisis at power plant, International Business Times, 25 December 2017

[12] Distributed Energy: Innovation in solar, PwC, 15 August 2016

[13] Distributed Energy: Innovation in solar, PwC, 15 August 2016

[14] Sanjeev Gupta: $1bn South Australia renewable energy plan will mean cheaper power, The Guardian, 15 August 2018

[15] Mexico Gets Its First Grid-Scale Battery – at a Car Factory, Green Tech Media, 17 December 2018

[16] There’s a Hidden Battery Play in the ‘Extremes’ of Power Prices, Renewable Energy World, 31 July 2018

[17] Hyundai building 150 MW energy storage battery in South Korea, Digital Journal, 7 December 2017

[18] Hyundai building 150 MW energy storage battery in South Korea, Digital Journal, 7 December 2017

[19] New York unveils roadmap to 1.5 GW storage by 2025, Utility Dive, 21 June 2018

[20] New York State Energy Storage Roadmap and Department of Public Service / New York State Energy Research and Development Authority Staff Recommendations, 21 June 2018

[21] Battery storage: The next disruptive technology in the power sector, McKinsey & Company, June 2017

[22] Tesla Tapped by Australia for Solar-plus-Storage Virtual Power Plant Plan, Renewable Energy World, 5 February 2018

[23] Renewable retail plans from Japanese utility TEPCO include home battery rollout, Energy Storage News, 5 April 2018

[24] The Business Breakfast, DubaiEye 103.8, 17 January 2018

[25] California poised to be first state to require solar panels on new homes, The Guardian, 9 May 2018

[26] Nova Scotia Power Engages Eager Elmsdale Residents to Test Intelligent Feeder Pilot Project, Nova Scotia Power, 8 February 2018

[27] Electricity Storage Insight, KPMG, 2016

[28] Vision 2030, Kingdom of Saudi Arabia