Cómo se establecen las tecnologías de almacenamiento de energía para transformar el panorama energético

Fuente: https://energy.economictimes.indiatimes.com

Recibe la revista: bit.ly/2PE1IGk

cidad ha aumentado considerablemente en la India y en muchos otros países en desarrollo. En 2018, la generación eléctrica bruta anual de la India alcanzó los 1486.5 TWh, con aproximadamente el 79% de esta generación producida a partir de la combustión de combustibles fósiles. 

El volumen de emisiones de carbono creado por dicha combustión tiene implicaciones negativas para el medio ambiente. Para abordar estas crecientes preocupaciones, India se ha fijado objetivos agresivos de energía renovable, incluida la generación de más del 30 por ciento de su electricidad a partir de recursos renovables para 2030.

Sin embargo, la naturaleza intermitente de las energías renovables plantea varios desafíos para las empresas de servicios públicos, en particular en términos de equilibrio de carga, estabilidad de la red y seguridad. Se han propuesto muchas soluciones para remediar esto, incluida la administración del lado de la demanda y el fortalecimiento de la infraestructura de red. 

Otro enfoque prometedor es el almacenamiento de energía (ES). Además de mitigar la naturaleza intermitente de las energías renovables, ES ofrece múltiples beneficios adicionales. Estos incluyen proporcionar servicios de respaldo durante cortes de energía, cumplir con las demandas de carga eléctrica máxima, ofrecer administración de energía variable en el tiempo, satisfacer las necesidades de carga remota y de vehículos y habilitar redes inteligentes.

Hay seis tipos de tecnología ES disponibles: mecánica, electroquímica, eléctrica, termoquímica, química y térmica (consulte el diagrama a continuación). La elección de la tecnología depende principalmente del costo y de cómo se aplica a la red, es decir. ya sea para administración de carga, calidad de energía o servicios de respaldo. 

El mercado de ES de la red es grande y se espera que crezca aún más a medida que las fuentes de energía renovables se utilicen más ampliamente. Navigant Consulting informó que se 
espera que el mercado global para ES a escala de red aumente de los $ 675 millones anuales que fue en 2014 a $ 15,6 mil millones anuales para 2024.

A partir de ahora, la tecnología de ES dominante para la aplicación de la red se bombea hidroeléctrica, que tiene una capacidad instalada de aproximadamente 135G W a nivel mundial, lo que equivale al 96 por ciento de la tecnología de ES instalada. La rápida respuesta del hidroeléctrico bombeado lo hace adecuado para la regulación de frecuencia, pero requiere un tiempo de construcción prolongado y una alta inversión de capital. 

En India, alrededor de 2.6 GW de plantas hidroeléctricas bombeadas ya están en operación, mientras que otros 3.1 GW están en construcción después de largos retrasos. Las propuestas para otros 8.9 GW aún están pendientes de aprobación, obstaculizadas por el costo, el tiempo y numerosas autorizaciones sociales y ambientales. 

Otras aplicaciones de la red ES incluyen volantes, aire comprimido y baterías electroquímicas. Aunque su participación relativa es pequeña, la demanda de ellos crecerá rápidamente gracias a los nuevos desarrollos en la tecnología de baterías.

A principios de este año, Tata Power lanzó su primer sistema de almacenamiento de energía basado en baterías a escala de red en Delhi, con una capacidad instalada de 10 MW. Más recientemente, el gobierno indio ha lanzado varias licitaciones para las tecnologías de almacenamiento de energía de baterías basadas en la red. 

El uso de la batería varía según sea para fines residenciales, industriales o comerciales. Para los consumidores residenciales, las baterías se utilizan como respaldo para solucionar los cortes de energía y en su mayoría tienen una capacidad de menos de 5 kW. Las baterías de plomo-ácido son las recargables más utilizadas y se ven a menudo en las instalaciones solares de los techos.

Para los consumidores industriales, la demanda de almacenamiento ES con batería es menor porque los cortes de energía están programados y planificados. Los generadores diésel de reserva generalmente se usan para respaldos donde sea necesario, con ES reservado para cargas críticas. 

La preferencia en el sector comercial es para baterías de bajo mantenimiento, especialmente de unidades comerciales más pequeñas. Las torres de telecomunicaciones, los surtidores de gasolina, las instituciones académicas, los centros médicos y los bancos rurales tienden a utilizar sistemas solares con batería de respaldo.

Otro tipo de tecnología de batería es el Ion de litio, utilizado en gran parte en computadoras portátiles y teléfonos celulares. Con los vehículos eléctricos ahora en aumento, ahora hay una demanda aún mayor de baterías de ión litio. Con una alta densidad de energía y un diseño liviano, una batería típica de iones de litio puede almacenar 150 vatios-hora de electricidad en 1 kg de batería. Esto es seis veces más alto que una batería de plomo ácido típica, que puede almacenar solo 25 vatios-hora por kg. Sin embargo, el Ion de litio es caro y puede degradarse rápidamente. 

Mientras tanto, otras nuevas tecnologías de baterías están ingresando al mercado, como el níquel-cadmio y el sodio-azufre, además de baterías de flujo como el vanadio redox y el zinc bromo. Sin embargo, las aplicaciones actuales a escala comercial siguen siendo limitadas.

Fuera de las baterías, el hidrógeno ES con tecnología de celda de combustible está experimentando mucha investigación y desarrollo. La primera prueba a nivel de servicios públicos de un sistema de energía renovable independiente integrado con almacenamiento de hidrógeno se está llevando a cabo en Noruega, mientras que también se están llevando a cabo varios proyectos de demostración en los Países Bajos, España y Francia. 

Una de las aplicaciones principales de esta tecnología es la de los vehículos eléctricos de celda de combustible (FCEV), que almacenan hidrógeno en un tanque presurizado para servir como combustible. Al almacenar la energía de frenado en la batería, los automóviles pueden usar esto para reducir la demanda máxima durante la aceleración y optimizar la eficiencia general del vehículo.

Sin embargo, a pesar de estas varias ventajas, las principales barreras para una aplicación más amplia de FCEV son la durabilidad y el costo, algo que los investigadores actualmente están trabajando arduamente para abordar. 

A medida que la tecnología se desarrolle y las fuentes de energía renovables se vuelvan más comunes, el mercado de ES crecerá significativamente. Con el costo de las tecnologías de almacenamiento también disminuyendo, la adopción se producirá a un ritmo mucho más rápido. 

Lo que es más importante, la tendencia al alza de los nuevos modelos de negocios innovadores que están diseñados para ofrecer energía como servicio, además de las nuevas aplicaciones, como las baterías EV reutilizadas, indican un gran cambio en el mercado energético del futuro.