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Almacenamiento eléctrico en baterías: la principal contribución del coche eléctrico a la red eléctrica

Las redes eléctricas fueron diseñadas para casar producción y demanda al minuto. Pero algunas fuentes de origen renovable, predecibles pero no controlables, ponen a prueba ese concepto. El almacenamiento en baterías es la contribución del coche eléctrico a la estabilidad de la red.

Cada mes, en España generamos aproximadamente algo más de 20 GWh de energía eléctrica. Es una cifra enorme… y aproximadamente la mitad proviene de energía renovable eólica, solar e hidráulica. Por ejemplo, el pasado mes de noviembre, un 57 % de esa cifra fue de origen renovable, correspondiendo la suma de solar y eólica a un 42%. Eso es casi la mitad de nuestro consumo energético.

Que la mitad de nuestra energía provenga del sol y el viento es genial, porque son dos fuentes que no generan mucho CO2 (en realidad, todo genera algunas emisiones, aunque solo sea durante la fabricación de las placas y los molinos y su posterior instalación), resultan razonablemente baratas (de hecho, se espera que dentro de poco la energía fotovoltaica se convierta en el rey de la producción, especialmente en países soleados como el nuestro) y se pueden distribuir muy bien por el territorio, permitiendo montar desde pequeñas instalaciones vecinales a gigantescas granjas solares.

Sin embargo, las energías solar y eólica tienen un obvio talón de Aquiles: nunca sopla el viento a gusto de todos… y, desde luego, no siempre hace sol. Eso se da de bruces con el funcionamiento del sistema eléctrico, que está basado en casar continuamente la oferta y la demanda para mantener la estabilidad de los diferentes parámetros de la red, como es la tensión y, especialmente, la frecuencia.

Como el sol y el viento son predecibles, pero no controlables, y a medida que la producción renovable crece (y con el objetivo de que algún día representen la mayor parte de la producción de energía) aparece en el sistema eléctrico una necesidad acuciante, que se llama almacenamiento.

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Cuadrado de producción y demanda eléctrica en España

Almacenamiento eléctrico: obvio, pero no explorado

La posibilidad y necesidad de almacenar energía eléctrica para usarla más tarde es bastante obvia. Sin embargo, y como hasta ahora toda nuestra energía provenía de fuentes regulables (como centrales térmicas, nucleares o hidráulicas), lo cierto es que el ser humano nunca ha sentido que le «apretara el zapato» en ese sentido. Desde los orígenes de la electricidad, la manera habitual en la que ha funcionado el sistema eléctrico ha sido que la generación seguía la curva diaria de demanda con la suficiente precisión como para que todo fuera sobre ruedas. «Los electrones que entran por los que salen», podría decirse.

Cuando introduces en el sistema fuentes renovables más variables, puedes seguir jugando a ese juego… pero empiezan a aparecer ineficiencias. Necesitas mucha potencia instalada convencional «latente», esperando en reserva para cuando no haya viento ni sol. Y comienza a darse el caso de que, a veces, tienes exceso de energía renovable… porque, a veces, sopla más viento y hace más sol de lo que la gente necesita gastar. Y, cuando eso ocurre, paras los molinos y los paneles, en un ejercicio que se suele describir con la palabra inglesa curtailment o restricción.

Tanto el tener centrales de ciclo combinado «a la espera» como tener molinillos «a medio gas» son maniobras ineficientes que incrementan el coste final de la energía. Y el almacenamiento eléctrico es la solución para matar dos pájaros de un tiro: no necesitas ciclos (o incluso nuclear) cuando vienen mal dadas… y puedes aprovechar el máximo de generación renovable durante el máximo de tiempo. ¿Jaque mate? Bueno, es «un poco» más complicado que eso… aunque hay estudios que aseguran que el almacenamiento ya es capaz de superar a otras alternativas «témicas» en costes y versatilidad.

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Tipos de almacenamiento: uno para cada necesidad

El asunto es que almacenar grandes cantidades de energía eléctrica no es tan sencillo como parece. Bueno, en realidad sí que es sencillo: lo difícil es acertar con la inversión correcta en el momento y lugar adecuados para que la jugada salga más rentable que el modelo tradicional.

Para empezar a resolver el puzle, lo primero que está ocurriendo es que están apareciendo diferentes tipos de almacenamiento…. y cada uno tiene sus cosas positivas y negativas. Es un sector apasionante porque, aunque no lo sabíamos, es posible almacenar energía eléctrica de 100 maneras diferentes. Todas tienen un coste relativamente similar y razonablemente rentable, pero difieren espectacularmente en el tipo de servicio que pueden prestar.

Actualmente, el rey del almacenamiento es el hidráulico. Se llaman «estaciones de bombeo», y se basan en un principio más sencillo que el mecanismo de un chupete. Bombeamos agua a un depósito elevado para almacenar energía, y la descargamos para generarla. Aunque parezca increible, es un sistema con una eficiencia de más del 90% y capaz de ofrecer potencias y capacidades monstruosas.

Por ejemplo, la estación de bombeo de Cortés-La Muela, situada en Valencia y operada por Iberdrola, es capaz de entregar 1,8 GW de potencia eléctrica y de almacenar 24 GWh de energía, empleando un salto de 500 metros de desnivel. Obviamente, uno de los problemas de las estaciones de bombeo es eso del desnivel: no son prácticas para zonas llanas. Otro problema es la inversión: Cortes-La Muela ha costado más de 1.200 millones de euros.

Además del bombeo, existen otras muchas técnicas incipientes de almacenamiento. Se trabaja en inyectar aire a presión en pozos naturales o artificiales, en volantes de inercia, en contrapesos y en el hidrógeno. Y probablemente todas tendrán su oportunidad en un futuro. Sin embargo, el almacenamiento que comienza a entrar en su «prime time» es el BESS o Battery Energy Storage Systems. Efectivamente: almacenamiento en baterías.

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BESS: baterías haciendo lo típico de las baterías

Los sistemas BESS consisten en bancos de baterías que almacenan energía eléctrica. Dicho así, y a día de hoy, suena muy poco sorprendente. Sin embargo, hace 10 años, era una posibilidad increíble. Lo que ha marcado la diferencia en una década ha sido la radical evolución de la tecnología de baterías. Y lo que ha provocado esa evolución radical ha sido, por supuesto, el automóvil eléctrico.

Hace una década había pocos tipos de baterías, se desconocía su durabilidad, se fabricaban a pequeña escala y salían carísimas. Ahora, es posible comprar baterías de decenas de tecnologías por precios similares o inferiores a los 100 € el kWh, y con la seguridad de que pueden soportar entre 5.000 y varias decenas de miles de ciclos de carga y descarga.

Actualmente, la oferta de tecnologías de baterías es bastante amplia. Por haberlas, las hay incluso de hidrógeno a presión… y resultan bastante baratas y terriblemente fiables. Sin embargo, todo el mundo se está centrando en las LFP, porque parecen el gran caballo de tiro del almacenamiento: baratas, estables y duraderas, aunque un poquito pesadas. Utilizables en coches eléctricos pero, sobre todo, ideales para almacenamiento estacionario, donde a nadie le importa el peso y el volumen.

En cuanto a las dimensiones del almacenamiento… todo depende de las necesidades y el precio, y actualmente podríamos decir que nos movemos en un terreno bastante inexplorado. Existen países como Australia, con un obvio potencial para la generación fotovoltaica, que se han lanzado en brazos del almacenamiento en baterías a una escala sin precedentes en todo el planeta.

Sin embargo, y de cara a ilustrar cómo funciona el sistema, vamos a centrarnos en un caso mucho más humilde: la estación de regulación que Iberdrola tiene en Abadiano y que presta servicio al parque eólico de Oiz.

Iberdorla BESS parque eolico oiz

Iberdrola Abadiano: 3,5 MWh y 6 MW

La estación BESS de Abadiano, en el País Vasco, es un despliegue de prueba que ha realizado Iberdrola para comprobar el potencial del almacenamiento de baterías para estabilizar la producción del parque eólico de Oiz. Ambos se encuentran muy cerca de Bilbao. No es la única BESS que tiene Iberdrola, desde luego. De hecho, Iberdrola ya tiene 900 MW de esta tecnología repartidos por España… pero es un buen ejemplo.

Como decimos, la BESS de Abadiano presta servicio al parque eólico de Oiz, que tiene una potencia instalada de 34 MW. Esa potencia es bastante superior a la que pueden asimilar los inversores de la BESS, que están formados por dos bancadas de 3 MW. En su interior, cada uno de estos inversores lleva un transformador que cambia la tención de los 30 kV que bajan del parque a 650 voltios y seis pequeños inversores que son los que realmente «dialogan» con las baterías). De esta manera, la BESS puede asimilar alrededor del 20% de la potencia máxima del parque eólico.

Estos inversores, cuya misión en convertir corriente alterna en continua para cargar las baterías y viceversa, están conectados a un banco de baterías de 3,5 MWh de capacidad… equivalente a unos 500 coches eléctricos.

Aunque parece una estación pequeña, hay que entender que la eólica no funciona siempre a máxima potencia… ni tampoco siempre hay curtailment. Los generadores de Oiz pueden empezar a generar a partir de un viento de 4 m/s, y la velocidad media del aire en el valle es de 10 m/s. Visto de esta manera, las cifras de la estación BESS son más razonables.

De hecho, lo que suele ocurrir es que la estación realiza un ciclo completo de carga y descarga a lo largo del día. Dadas sus cifras, y trabajando de manera intensiva, esta estación podría llegar a completar hasta 24 ciclos diarios. En cualquier caso, eso no sería interesante desde el punto de vista de la durabilidad de las baterías.

Hablando de las baterías, la BESS de Abadiano emplea la misma tecnología LFP que mencionábamos antes y que empieza a generalizarse entre los coches eléctricos más asequibles, y que destaca precisamente por presentar muy poca degradación, lo que augura a la estación una vida mínima de, al menos, una década. De hecho, el proveedor es la misma compañía china CATL que fabrica las celdas que utilizan infinidad de eléctricos y, dentro de los que usan LFP, algunos modelos de Tesla.

Un aliciente es que ésta (y otras muchas estaciones BESS) ha sido montada por la compañía española Ingeteam. Dado que el mundo galopa hacia un escenario donde la producción renovable va a suponer la práctica totalidad de la generación eléctrica, estar al día en estas tecnologías abre la puerta a acabar siendo líderes cuando el resto del mundo comience a necesitarlas.

Otro aspecto atractivo de esta tecnología es que no sólo sirve para almacenar energía renovable. Los sistemas BESS también sirven para estabilizar al red eléctrica (por ejemplo, prestando servicio en subestaciones transformadoras o, por ejemplo, en instalaciones de producción de hidrógeno. Por ejemplo, Iberdrola tiene en Puertollano el mayor proyecto de producción de hidrogeno de Europa, y allí cuentan con almacenamiento BESS de este tipo (también «contenerizado» y producido por Ingeteam) con una capacidad de suministro de respaldo de nada menos que cuatro horas (5 MW/20 MWh).

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