Almacenamiento a escala de y

Fuente: https://www.iea.org/

¿Qué es el almacenamiento a escala de red?

El almacenamiento a escala de red se refiere a tecnologías conectadas a la red eléctrica que pueden almacenar energía y luego suministrarla nuevamente a la red en un momento más ventajoso, por ejemplo, por la noche, cuando no hay energía solar disponible, o durante un evento climático que interrumpe generación eléctrica. La tecnología más utilizada es la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo, en la que el agua se bombea a un depósito y luego se libera para generar electricidad en un momento diferente, pero esto sólo se puede hacer en ciertos lugares. Las baterías desempeñan ahora un papel cada vez más importante, ya que pueden instalarse en cualquier lugar con una amplia gama de capacidades.

¿Cuál es el papel del almacenamiento de energía en las transiciones a energías limpias?

El escenario de cero emisiones netas para 2050 prevé tanto el despliegue masivo de energías renovables variables como la energía solar fotovoltaica y la energía eólica como un gran aumento en la demanda general de electricidad a medida que se electrifiquen más usos finales. El almacenamiento a escala de red, en particular las baterías, será esencial para gestionar el impacto en la red eléctrica y manejar las variaciones horarias y estacionales en la producción de electricidad renovable, manteniendo al mismo tiempo las redes estables y confiables frente a la creciente demanda.

¿Cuáles son los retos?

El almacenamiento de baterías a escala de red debe crecer significativamente para encaminarse hacia el escenario Net Zero. Si bien los costos de las baterías han caído drásticamente en los últimos años debido al aumento de la producción de vehículos eléctricos, las perturbaciones del mercado y la competencia de los fabricantes de vehículos eléctricos han provocado un aumento de los costos de los minerales clave utilizados en la producción de baterías, en particular el litio. Ahora resulta evidente que una mayor reducción de costos depende no sólo de la innovación tecnológica, sino también de los precios de los minerales de las baterías.

Seguimiento del almacenamiento a escala de red

El almacenamiento a escala de red desempeña un papel importante en el escenario de emisiones netas cero para 2050, proporcionando importantes servicios de sistema que van desde reservas operativas y de equilibrio a corto plazo, servicios auxiliares para la estabilidad de la red y aplazamiento de inversiones en nuevas líneas de transmisión y distribución, hasta servicios de largo plazo. almacenamiento de energía a largo plazo y restauración del funcionamiento de la red tras un apagón. 

La energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo es la tecnología de almacenamiento más utilizada y tiene un potencial adicional significativo en varias regiones. Las baterías son el tipo de almacenamiento a escala de red más escalable y el mercado ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos años. Otras tecnologías de almacenamiento incluyen el aire comprimido y el almacenamiento por gravedad, pero desempeñan un papel comparativamente pequeño en los sistemas energéticos actuales. Además, el hidrógeno –que se detalla por separado– es una tecnología emergente que tiene potencial para el almacenamiento estacional de energía renovable.  

Si bien se están logrando avances, el crecimiento proyectado en la capacidad de almacenamiento a escala de red no está actualmente en línea con el Escenario Net Zero y requiere mayores esfuerzos. 

Aspectos destacados del país y la región

Los principales mercados apuntan a un mayor despliegue de adiciones de almacenamiento a través de nueva financiación y recomendaciones reforzadas.

Los países y regiones que logran avances notables para impulsar el desarrollo incluyen: 

  • China lideró el mercado en adiciones de almacenamiento de baterías a escala de red en 2022, con instalaciones anuales cercanas a los 5 GW. 
  • Le siguió de cerca Estados Unidos , que puso en funcionamiento 4 GW a lo largo del año. La Ley de Reducción de la Inflación, aprobada en agosto de 2022, incluye un crédito fiscal a la inversión para el almacenamiento independiente, lo que promete impulsar aún más las implementaciones en el futuro. 
  • En su borrador de plan eléctrico nacional, publicado en septiembre de 2022, India ha incluido objetivos ambiciosos para el desarrollo del almacenamiento de energía en baterías. 
  • En marzo de 2023, la Comisión Europea publicó una serie de recomendaciones sobre acciones políticas para apoyar un mayor despliegue del almacenamiento de electricidad en la Unión Europea . 

Despliegue de tecnología

La energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo sigue siendo la tecnología de almacenamiento más utilizada, pero las baterías a escala de red se están poniendo al día

La capacidad instalada total de energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo fue de alrededor de 160 GW en 2021. La capacidad global fue de alrededor de 8 500 GWh en 2020, lo que representa más del 90 % del almacenamiento total de electricidad a nivel mundial. La mayor capacidad del mundo se encuentra en Estados Unidos. La mayoría de las plantas en funcionamiento hoy en día se utilizan para realizar el equilibrio diario. 

Sin embargo, las baterías a escala de red se están poniendo al día. Aunque actualmente son mucho más pequeñas que la capacidad hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo, se prevé que las baterías a escala de red representen la mayor parte del crecimiento del almacenamiento en todo el mundo. Las baterías se utilizan normalmente para el equilibrio subhorario, horario y diario. La capacidad total instalada de almacenamiento en baterías a escala de red se situó en cerca de 28 GW a finales de 2022, la mayor parte de la cual se añadió en el transcurso de los seis años anteriores. En comparación con 2021, las instalaciones aumentaron más del 75% en 2022, ya que se añadieron alrededor de 11 GW de capacidad de almacenamiento. Estados Unidos y China  lideraron el mercado, y cada uno registró adiciones a escala de gigavatios.  

La combinación de tecnologías de baterías a escala de red en 2022 se mantuvo prácticamente sin cambios con respecto a 2021. El almacenamiento en baterías de iones de litio siguió siendo el más utilizado y representó la mayor parte de toda la nueva capacidad instalada.

La rápida ampliación del almacenamiento de energía es fundamental para satisfacer las necesidades de flexibilidad en un sistema eléctrico descarbonizado.

La rápida ampliación de los sistemas de almacenamiento de energía será fundamental para abordar la variabilidad hora a hora de la generación de electricidad eólica y solar fotovoltaica en la red, especialmente porque su participación en la generación aumenta rápidamente en el escenario Net Zero. Satisfacer las crecientes necesidades de flexibilidad y al mismo tiempo descarbonizar la generación de electricidad es un desafío central para el sector energético, por lo que es necesario aprovechar todas las fuentes de flexibilidad, incluidos los refuerzos de la red , la respuesta del lado de la demanda , las baterías a escala de red y la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo.  

En particular, el almacenamiento de baterías a escala de red necesita crecer significativamente. En el escenario Net Zero, la capacidad instalada de almacenamiento de baterías a escala de red se multiplica por 35 entre 2022 y 2030 hasta casi 970 GW. Se agregarán alrededor de 170 GW de capacidad solo en 2030, frente a los 11 GW en 2022. Para encaminarse hacia el Escenario Neto Cero, las adiciones anuales deben aumentar significativamente, hasta un promedio cercano a 120 GW por año durante el período 2023-2030. período.

Innovación

Si bien continúa la innovación en baterías de iones de litio, mayores reducciones de costos dependen de los precios de los minerales críticos

Según consideraciones de costo y densidad de energía, las baterías de fosfato de hierro y litio, un subconjunto de baterías de iones de litio, siguen siendo la opción preferida para el almacenamiento a escala de red. Las sustancias químicas más densas en energía para las baterías de iones de litio, como el níquel cobalto aluminio (NCA) y el níquel manganeso cobalto (NMC), son populares para el almacenamiento de energía en el hogar y otras aplicaciones donde el espacio es limitado. 

Además de las baterías de iones de litio, las baterías de flujo podrían surgir como una tecnología innovadora para el almacenamiento estacionario, ya que no muestran una degradación del rendimiento durante 25 a 30 años y pueden dimensionarse según las necesidades de almacenamiento de energía con una inversión limitada. En julio de 2022 se puso en funcionamiento en China la batería de flujo redox de vanadio más grande del mundo , con una capacidad de 100 MW y un volumen de almacenamiento de 400 MWh. 

Si bien en la última década se han producido reducciones sustanciales en el precio de las baterías de iones de litio, ahora se está volviendo evidente que mayores reducciones de costos dependen no sólo de la innovación tecnológica, sino también de la tasa de aumento de los precios de los minerales de las baterías. La principal fuente de demanda de litio es la industria de las baterías de iones de litio. El litio es la columna vertebral de todo tipo de baterías de iones de litio, incluidas las de fosfato de hierro y litio, NCA y NMC. Por lo tanto, el suministro de litio sigue siendo uno de los elementos más cruciales a la hora de dar forma a la futura descarbonización del transporte ligero de pasajeros y del almacenamiento de energía.  

Además, los impactos de la invasión rusa de Ucrania también son evidentes en el mercado de metales para baterías. Tanto los materiales del cátodo (níquel y cobalto) como los del ánodo (grafito) se ven afectados. Rusia es el mayor productor de níquel Clase 1 para baterías y representa el 20% del suministro minado mundial. También es el segundo y cuarto productor de cobalto y grafito, respectivamente.  

Desde la espodumena extraída hasta el hidróxido y el carbonato de litio de alta pureza, el precio de todos los componentes de la cadena de valor del litio ha aumentado desde principios de 2021. En 2022 se produjo el primer aumento en el precio de las baterías de iones de litio desde 2010, con precios aumentando un 7% respecto a 2021 . Sólo se observó cierto alivio en el primer trimestre de 2023. 

Política

Varios países están apoyando el despliegue del almacenamiento a través de objetivos, subsidios, reformas regulatorias y apoyo a la I+D.

  • En julio de 2021, China anunció planes para instalar más de 30 GW de almacenamiento de energía para 2025 (excluida la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo), lo que representa un aumento de más del triple de su capacidad instalada a partir de 2022. 
  • La Ley de Reducción de la Inflación de Estados Unidos , aprobada en agosto de 2022, incluye un crédito fiscal a la inversión para el almacenamiento independiente, que se espera que impulse la competitividad de los nuevos proyectos de almacenamiento a escala de red. 
  • En septiembre de 2022, India publicó su borrador del Plan Nacional de Electricidad , que establece objetivos ambiciosos para el desarrollo del almacenamiento de energía en baterías, con una capacidad estimada de entre 51 y 84 GW instalados para 2031-32. 
  • En diciembre de 2022, la Agencia Australiana de Energías Renovables (ARENA) anunció apoyo financiero para un total de 2 GW/4,2 GWh de capacidad de almacenamiento a escala de red, equipado con inversores formadores de red para proporcionar servicios esenciales del sistema que actualmente se suministran con energía térmica. plantas. 
  • En marzo de 2023, la Comisión Europea publicó una serie de recomendaciones sobre almacenamiento de energía , en las que se describen acciones políticas que ayudarían a garantizar un mayor despliegue del almacenamiento de electricidad en la Unión Europea .

Inversión

La inversión en almacenamiento de baterías a escala de red ha aumentado en las economías avanzadas y en China, mientras que la inversión en energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo se está realizando principalmente en China.

La inversión mundial en almacenamiento de energía en baterías superó los 20 mil millones de dólares en 2022, principalmente en implementación a escala de red, que representó más del 65% del gasto total en 2022. Después de un sólido crecimiento en 2022, se espera que la inversión en almacenamiento de energía en baterías alcance otro récord y superará los 35 mil millones de dólares en 2023, según la cartera de proyectos existente y los nuevos objetivos de capacidad establecidos por los gobiernos.  

La inversión más importante en nueva capacidad hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo se está llevando a cabo actualmente en China: desde 2015, la gran mayoría de las decisiones finales de inversión para nueva capacidad se han tomado allí, con adiciones que superan con creces las de otras regiones.

Recomendaciones:

https://www.iea.org/energy-system/electricity/grid-scale-storage

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