Tres tendencias de almacenamiento de energía en baterías para la electrificación de todo

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Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Al cerrar el primer trimestre de 2022, la industria del almacenamiento de energía continuó mostrando un crecimiento sorprendente. Al desplazarse por las noticias, leer estudios y asistir a eventos, uno no puede dejar de notar cuán crítico es el almacenamiento de energía de la batería para una miríada de mercados e industrias. A medida que surgen tecnologías innovadoras a un ritmo vertiginoso, revelan tres tendencias clave tanto en las prioridades del mercado como en la dirección actual y futura del sector.

Cada vez es más urgente la demanda de divulgación de las emisiones de alcance 3 vinculadas a los sistemas de almacenamiento de energía. Imagen: Andreas Schlegel

1. Sostenibilidad bajo el microscopio

El almacenamiento de energía ha sido, y seguirá siendo, una herramienta clave para aquellos que buscan descarbonizarse. Para cumplir con sus objetivos de sostenibilidad, las empresas y los municipios están recurriendo a tecnologías limpias como la energía renovable, los vehículos eléctricos (EV) y los edificios ecológicos. Todos estos se basan en baterías y otras tecnologías de almacenamiento de energía para garantizar su eficacia y confiabilidad. Una tendencia clave en este impulso hacia la sostenibilidad es que las propias soluciones de almacenamiento de energía, incluidas las baterías, no son inmunes a las cuestiones relativas a su huella medioambiental.

Por ejemplo, las emisiones vinculadas a la huella de las baterías utilizadas en las instalaciones de una organización pueden incluirse en la contabilidad de carbono de sus operaciones. En el Protocolo de Gases de Efecto Invernadero (GEI), los sistemas de almacenamiento de energía se incluyen en las emisiones de alcance 1 y alcance 3.

La contabilidad de las emisiones de Alcance 1 suele ser más fácil porque gran parte de los datos están disponibles dentro de la organización. Por el contrario, las emisiones de Alcance 3 son más difíciles de contabilizar porque resultan de actividades de activos que no son propiedad ni están controlados por la propia entidad que informa. Estas emisiones generalmente provienen de la cadena de suministro de la organización y del proceso de fin de vida útil de sus activos, que en conjunto contribuyen entre el 65 y el 95 % de las emisiones de carbono de la empresa. Por lo tanto, si las emisiones de alcance 3 se excluyen de la contabilidad de carbono, la mayoría de sus emisiones no se declaran.

Las empresas que informan sobre sus emisiones de alcance 3 se destacan de sus competidores que se quedan atrás en su divulgación y pueden identificar y actuar en áreas de mejora dentro de su cadena de suministro. Los líderes en informar y actuar sobre las emisiones de alcance 3 también están mejor equipados para administrar las regulaciones existentes y potenciales.

Cada vez es más urgente la demanda de divulgación de las emisiones de alcance 3 vinculadas a los sistemas de almacenamiento de energía. Para las baterías, esta divulgación incluye datos sobre sus huellas de GEI, energía, agua y compuestos orgánicos volátiles. Afortunadamente, la investigación actualizada ahora ayuda a los usuarios a hacer comparaciones cuantitativas entre las químicas de las baterías. En industrias que consumen mucha energía, como los centros de datos, donde las instalaciones compiten para mostrar su sostenibilidad, esto ofrece una oportunidad clave para destacar al reducir las emisiones de alcance 3 a través de opciones de batería.

El almacenamiento de energía ha establecido claramente su papel en la transición hacia la energía limpia, y la importancia de la sostenibilidad en su conjunto no es una novedad. Pero el aumento en la atención a la huella ambiental de estas tecnologías de almacenamiento de energía es fascinante. Las empresas y los municipios ya no pueden confiar en las decisiones a nivel superficial cuando establecen y cumplen sus objetivos climáticos. A medida que crece el papel del almacenamiento en las estrategias de descarbonización, también crece la importancia de elegir las baterías más sostenibles.

2. Las químicas alternativas de las baterías desafían a los titulares

Otra razón por la que la sostenibilidad de las baterías se ha convertido en un tema tan candente es el creciente número de diferentes opciones de baterías. Atrás quedaron los días en los que la química de una sola batería podía considerar segura su presencia en una industria. Ahora, tanto las empresas establecidas como las nuevas compiten ferozmente para capitalizar las ventajas de las tecnologías de baterías alternativas sobre las tradicionales.

Por ejemplo, muchos centros de datos alguna vez consideraron las baterías de plomo-ácido como el estándar para satisfacer sus necesidades de suministro de energía ininterrumpida (UPS). Luego, la entrada en el mercado de las baterías de iones de litio desencadenó una migración a medida que los operadores de centros de datos se dieron cuenta de las ventajas de la vida útil más larga y las menores necesidades de mantenimiento del litio. Luego de esta interrupción, el mercado se abrió más a productos químicos adicionales, como el níquel-zinc (NiZn), que brindan aún más ventajas, por ejemplo, mayor seguridad, más confiabilidad y una mayor densidad de potencia que ofrece una huella más pequeña en un entorno real. -Industria enfocada en bienes inmuebles.

Por supuesto, el cambio no es rápido y muchas de estas químicas alternativas existen desde hace décadas. Las tecnologías establecidas tienen la ventaja de la infraestructura existente construida con estas baterías en mente. Incluso si una empresa considerara cambiar una batería de plomo-ácido por una de iones de litio, tendría que abordar no solo las baterías en sí, sino también los sistemas conectados, que pueden no ser compatibles con los reemplazos.

Afortunadamente, los avances tecnológicos abordan este obstáculo al permitir reemplazos directos para los titulares. Las soluciones de UPS incluyen gabinetes de batería avanzados que ofrecen compatibilidad hacia atrás y hacia adelante con la infraestructura de UPS existente. Con esta barrera para el reemplazo de la batería eliminada, más centros de datos pueden adoptar químicas de batería alternativas sin revisar su infraestructura de energía de respaldo.

Las químicas de baterías alternativas son un desafío para los titulares en una variedad de características: seguridad, sostenibilidad, costo, tolerancia al abuso, requisitos de espacio y más. A medida que las nuevas tecnologías se adaptan para sobresalir en estas áreas, la industria del almacenamiento de energía se vuelve cada vez más competitiva, lo que convierte al cliente en el ganador final.

3. Microrredes y químicas de baterías múltiples

Con la comercialización de baterías alternativas, los mercados se están dando cuenta de que no existe una única química de batería que sea perfecta para cada caso de uso. A medida que se retira el concepto de una solución de almacenamiento de energía de «talla única», las organizaciones pueden incorporar creativamente múltiples baterías para satisfacer mejor sus necesidades. Los desarrolladores han comenzado a diversificar los tipos de baterías que se utilizan en sus operaciones, aprovechando las fortalezas únicas de cada química.

Un factor distintivo clave entre las diferentes baterías es si ofrecen alta densidad de potencia o densidad de energía. Si una batería tiene una alta densidad de potencia, puede liberar grandes cantidades de energía durante un corto período de tiempo (también conocido como alta tasa de descarga). Por el contrario, una batería con alta densidad de energía puede tener una tasa de descarga de moderada a baja, pero puede suministrar esta cantidad de energía durante un período de tiempo prolongado.

Estos tipos de baterías separadas, con diferentes potencias y densidades de energía, se pueden usar juntas para la misma aplicación en un enfoque híbrido complementario. Se están desarrollando microrredes que tienen la opción de extraer energía de una batería de potencia o de una batería de energía, según las circunstancias. Este enfoque es particularmente útil para la reducción de potencia máxima y los sistemas de carga de vehículos eléctricos.

La reducción de potencia máxima es el uso del almacenamiento de la batería para suministrar energía a una microrred cuando la demanda de energía y los costos resultantes son más altos. Esta estrategia ayuda a las operaciones a ahorrar dinero mientras mantiene la funcionalidad de la microrred sin interrupciones. A medida que la economía del transporte se electrifica, aumenta el estrés del suministro de energía en la red, lo que a su vez aumenta la dependencia de la red en el almacenamiento de energía de la batería. Si bien las baterías de alta densidad de energía (como las de iones de litio) están bien adaptadas para soportar la demanda de energía de larga duración, a menudo no son lo suficientemente potentes para satisfacer la demanda de energía máxima a corto plazo. En estos momentos, las baterías de alta densidad de potencia como las de NiZn pueden responder bajo demanda para respaldar esos tipos de requisitos de potencia de microrred a corto plazo.

Otro ejemplo es el caso de uso de la batería de potencia para la carga de vehículos eléctricos en entornos con demanda fluctuante. La mayoría de las estaciones de carga de vehículos eléctricos que funcionan con baterías pueden admitir la demanda simultánea de solo unas pocas sesiones de carga de nivel 2, que son más lentas que las de nivel 3. El aumento en la demanda de carga de nivel 3 de alta potencia y la carga simultánea de nivel 3 de varios vehículos eléctricos está impulsando necesidad de baterías de alta potencia. Al incorporar múltiples opciones de química de batería en una sola estación de carga, el sistema puede ajustarse entre proporcionar una carga de mayor duración y menor potencia o una carga más rápida y de mayor potencia según las necesidades de la situación.

Las diversas demandas de una economía electrificada ahora requieren que las operaciones sean inteligentes con respecto a las baterías que utilizan, identificando los mejores recursos en función de situaciones específicas. Estos enfoques híbridos muestran cómo las diferentes químicas de las baterías no siempre tienen que competir; en cambio, pueden complementarse entre sí y proporcionar una solución más efectiva.

El futuro del almacenamiento de energía

Estas tendencias interconectadas se intensificarán. El deseo de baterías más sostenibles ha ayudado a impulsar la exploración de nuevas químicas que permitan a los desarrolladores y usuarios adoptar enfoques híbridos para sus operaciones. Estas tendencias se mantienen en múltiples industrias a medida que el uso del almacenamiento de energía se vuelve aún más generalizado. A medida que surgen y compiten nuevas tecnologías, se puede esperar que estas tendencias refuercen la sostenibilidad, la eficiencia y el valor de la industria del almacenamiento de energía.

Sobre el Autor

Tod Higinbotham es director de operaciones de ZincFive, un fabricante de baterías y soluciones de energía de níquel-zinc. Tiene una sólida trayectoria en el crecimiento exitoso de empresas de materiales avanzados en los mercados de almacenamiento de energía, semiconductores y solar. Se desempeñó como vicepresidente ejecutivo/gerente general de ATMI y lideró el rápido crecimiento de la empresa, que se vendió por más de mil millones de dólares. Tod fue miembro ejecutivo del equipo de liderazgo de Advanced Silicon Materials, líder mundial en materiales de silicio de alta pureza, el negocio que se vendió a REC para formar su negocio de materiales solares. Anteriormente fue director ejecutivo de PowerGenix, la empresa pionera en la novedosa tecnología de baterías de níquel-zinc que se ha convertido en el núcleo de la cartera de soluciones de ZincFive.

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