Los apagones provocados por fenómenos relacionados con el cambio climático son cada vez más comunes.
El almacenamiento de energía puede aportar estabilidad a la red y eliminar el CO2, pero debe ser más económico para alcanzar una escala suficiente.
Analizamos las tecnologías que pueden acelerar el despliegue, garantizar la seguridad y aumentar el ROI, impulsando una carrera hacia el cero más rápida.
En septiembre de 2017, el sur de Australia sufrió un apagón en todo el estado, lo que desencadenó debates sobre la seguridad energética en torno a la intermitencia de las energías renovables. La solución llegó a través de un tuit de Elon Musk: “100 días desde la firma del contrato o es gratis”. Musk se refería a un sistema de almacenamiento en baterías de 100 MW que se instalaría con rapidez y ayudaría a aliviar la presión sobre una red con alta generación pero pocas conexiones de transmisión y distribución. Tesla logró entregar con éxito el sistema de almacenamiento en baterías y, desde entonces, se han adquirido 350 MW adicionales, lo que eleva el total a 450 MW. Sin embargo, en julio de 2021, un incendio durante la puesta en marcha de un sistema de almacenamiento puso de relieve la importancia de las pruebas, la monitorización y los controles de seguridad estrictos de estos sistemas.
Al igual que Australia, muchos otros países sufren cortes de suministro similares, entre ellos Estados Unidos e Indonesia, con graves consecuencias para las actividades empresariales y con un impacto en infraestructuras clave, como el transporte y las telecomunicaciones. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés) pueden desempeñar un papel fundamental para evitar el coste humano y financiero de los cortes de suministro a gran escala, al compensar el suministro intermitente de energía renovable y aliviar la congestión de transmisión y distribución (T&D), una de las principales causas de los apagones. Esto permite que la red sea independiente de las renovables y del almacenamiento flexible, reduciendo la demanda máxima y aumentando la estabilidad de la red.
El almacenamiento de energía renovable también reduce la dependencia de los combustibles fósiles al facilitar la orquestación de la energía en todo el sistema mediante el recorte de picos, integrando los recursos energéticos distribuidos y reduciendo las emisiones de carbono, en apoyo de los países en su “carrera hacia el cero”. Las baterías de iones de litio son actualmente la tecnología preferida para estos sistemas debido a su menor coste, a un conocimiento más amplio de la tecnología y a una mayor densidad energética.
Con una tasa de crecimiento anual compuesta del 32,8 %, se prevé que el mercado del almacenamiento de energía alcance 12.100 millones de dólares en 2025. Este valor de mercado se justifica por las funciones que ofrecen los BESS a lo largo de la cadena de valor:
Con la caída del coste de las baterías eléctricas en un 89 % durante la última década, impulsada por el efecto derrame de los avances en la tecnología de baterías de vehículos eléctricos (VE), se prevé que el mercado experimente un auge en los próximos años. Se prevé que represente el 40 % de la demanda total de baterías en 2030. Además, a medida que avance la regulación, la expansión de los servicios auxiliares y de los mercados de flexibilidad permitirá monetizar los activos de almacenamiento mediante la “acumulación de valor” (value stacking), lo que reducirá los periodos de amortización en cuatro a seis años.
Sin embargo, cuantificar el valor de un BESS puede resultar complicado debido a los cambios futuros del mercado y a la falta de datos históricos a largo plazo, lo que dificulta evaluar los posibles flujos de ingresos y costes. Esto se ve agravado por la complejidad de desplegar BESS a largo plazo con una participación optimizada en el mercado. El software, un componente crítico de los BESS, puede abordar estos retos modelizando el rendimiento de las baterías a corto y largo plazo (incluido el envejecimiento) y automatizando la participación optimizada en el mercado para maximizar los ingresos y minimizar los daños en las celdas y los módulos.
Otra preocupación es que el suministro de materias primas para las baterías (níquel, cobalto, litio y grafito) podría no ser suficiente para satisfacer el aumento de la demanda, pero la mayor vida útil de las baterías, las nuevas químicas (por ejemplo, sin cobalto) y un mejor reciclaje de baterías pueden mitigar este desafío.
Consideraciones clave y retos al introducir BESS
Valor sistémico: ¿cuál es el valor global que aportan los BESS a las partes interesadas? (por ejemplo, retrasar inversiones en activos, reducir las emisiones de carbono, etc.)
Modelización y diseño del sistema: ¿cuál es la configuración ideal de la batería para maximizar el ROI? ¿Qué ritmos de ciclo, seguridad frente a incendios, profundidad de descarga, flujo de energía, degradación de las celdas y sistemas de software deben optimizarse para equilibrar la rentabilidad y el rendimiento de los activos?
Fuentes de ingresos: ¿cuál es el principal motor de ingresos en su mercado y qué servicios adicionales puede ofrecer?
Integración del sistema: ¿cómo conectar sus baterías a otros activos para maximizar los beneficios?
Selección de proveedores: selección del fabricante de baterías y del contratista EPC para garantizar un buen rendimiento, la obtención de garantías y bajos costes de mantenimiento.
Sistema operativo: ¿cómo operará su batería para garantizar una gestión rentable, un rendimiento óptimo y los máximos ingresos?
El papel de la tecnología
La tecnología desempeña un papel fundamental para superar los retos asociados a la implantación y el funcionamiento de los BESS. Las soluciones clave incluyen:
Gemelo digital para el diseño de bancabilidad y la financiación: La modelización basada en IA proporciona casos de negocio de calidad para la inversión, una mayor visibilidad del valor sistémico y una mayor credibilidad para las decisiones de inversión. El modelo tiene en cuenta la configuración del sistema, la inversión financiera, el comercio de energía, la participación en el mercado, las reducciones de emisiones de carbono, los patrones meteorológicos, el envejecimiento cíclico y el envejecimiento calendario de los BESS, así como otras variables. Se contemplan el modelado de fallos y los costes de mantenimiento y sustitución de los activos, para garantizar que el tamaño de las baterías esté optimizado y que se alcancen las proyecciones de ROI. Esto puede reducir los periodos de amortización hasta un 25 % en determinados mercados, y el CAPEX un 23 %. La modelización con gemelos digitales también puede contribuir a mejorar el diseño para aumentar la reciclabilidad de las baterías.
Monitorización y análisis de baterías: La monitorización de los BESS proporciona una visualización útil y configurable para las necesidades de operación y mantenimiento, de forma independiente del hardware y del proveedor. Estos sistemas integran la monitorización de la generación, la demanda y el almacenamiento en sistemas multiactivo, con alertas y KPI pertinentes para optimizar el rendimiento. Esto no solo protege los activos frente a incendios, corrosión y otros problemas, sino que también ayuda a hacer valer las garantías con los fabricantes originales (OEM) si el activo tiene un rendimiento insuficiente. Los análisis avanzados mejoran aún más el rendimiento al automatizar la resolución de problemas, ofrecer un estado de carga preciso durante toda la vida útil del activo, predecir el estado de salud de la batería y proporcionar información como: una estrategia de carga ajustada, acciones de mantenimiento preventivo y un diseño de proyecto mejorado. Al identificar problemas estructurales, proponer acciones a medio plazo, detectar desviaciones en el rendimiento de la batería y optimizar el funcionamiento, la vida útil de la batería puede mejorarse hasta un 10 %.
Optimización y control mediante inteligencia artificial de las cosas (AIoT): La IA combinada con un control de alta fiabilidad y baja latencia garantiza que el caso de negocio se materialice mediante el comercio (a plazo, intradiario, día siguiente), el autoconsumo y los servicios de red (respuesta en frecuencia, respuesta a la demanda y recorte de picos). Los sistemas de gestión de energía proporcionan un control en tiempo real, con una reactividad de hasta el milisegundo, necesaria para prestar determinados servicios de red. La optimización con IA también puede proporcionar previsiones de alta resolución de la demanda meteorológica y de los precios. Con una optimización multicriterio y un bucle de retroalimentación a partir de las observaciones del envejecimiento y de los datos ambientales, el periodo de amortización puede reducirse un 25 %. Estas soluciones ofrecen integración en la red, control del lado de la demanda y de la oferta, comercio y optimización del consumo, lo que permite materializar los ingresos y una integración inteligente de los sistemas.
Los BESS son esenciales para mejorar la resiliencia de la red e integrar activos renovables con el fin de reducir las emisiones de CO2 y apoyar los esfuerzos mundiales para cumplir los compromisos de cero emisiones netas. Los gemelos digitales para favorecer la bancabilidad, la optimización mediante AIoT y la monitorización y el análisis de baterías pueden prevenir accidentes, mejorar la viabilidad económica de la adopción de BESS y actuar como catalizador para que los gobiernos y las empresas cumplan los objetivos de cero emisiones netas. Al igual que el proyecto de Elon en Australia, proyectos similares de BESS están casi duplicando su capacidad total instalada cada dos años. Los incentivos técnicos y financieros ya están en marcha; ahora, la tecnología AIoT puede ayudar a acelerar el despliegue, garantizar la seguridad y aumentar el ROI de estos proyectos, en apoyo de una carrera hacia el cero más rápida.
