Innovación en baterías solares

Innovación en baterías solares

Érase una vez que solo pensábamos en las baterías en términos de alimentar nuestros teléfonos y computadoras. En los últimos 10 años todo eso ha cambiado, y estamos comenzando a ver que con la innovación de las baterías solares, también estamos alimentando nuestros autos y casas. La última década ha visto un aumento en la producción de baterías de iones de litio que ha llevado a una reducción del 85% en los precios. Los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía ahora son comercialmente viables por primera vez en la historia desde el punto de vista del costo y el rendimiento. Las baterías han sido durante mucho tiempo la clave para poder alejarse de la dependencia de los combustibles fósiles y están preparadas para desempeñar un papel aún mayor en el futuro. Sin técnicas efectivas de almacenamiento de energía, los combustibles fósiles seguirán siendo necesarios para los momentos en que el sol no brilla o el viento no aúlla.

Por qué las baterías son importantes

Las tecnologías de almacenamiento de electricidad asequibles y flexibles están aumentando la velocidad a la que se está produciendo la transición a la energía limpia en todo el mundo, lo que hace posible que se utilice electricidad más limpia para una creciente gama de aplicaciones. EE. UU. ya ha experimentado un aumento de 20 veces en el almacenamiento de baterías a gran escala entre 2010 y 2019. BlombergNEF ha pronosticado que EE. UU. superará los 100 gigavatios de almacenamiento de baterías instaladas para 2040, casi 100 veces más que la capacidad actual.

Sistemas de almacenamiento de batería son esenciales para poder integrar de manera efectiva altas proporciones de energías renovables solar y eólica en los sistemas de energía en todo el mundo y no hay duda de que el progreso tecnológico está siendo impulsado por la necesidad de esto. Según un análisis reciente de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), las tecnologías de almacenamiento de electricidad se pueden utilizar para una variedad de aplicaciones en el sector energético, desde movilidad eléctrica y detrás del medidor aplicaciones a a escala de servicios públicos casos de uso.

A pesar de la pandemia de coronavirus y las órdenes de distanciamiento social que provocaron que la economía de EE. UU. entrara en caída libre este año, la industria de almacenamiento de energía entregó su segundo mejor trimestre en términos de megavatios instalados. Más clientes que nunca agregaron baterías a sus hogares para almacenar energía y proporcionar energía de respaldo en medio de huracanes, incendios forestales y otros tipos de cortes en la red. Las empresas de almacenamiento residencial instalaron 48,7 megavatios/112 megavatios-hora en el segundo trimestre, un 10 por ciento más que el trimestre anterior, según el nuevo Monitoreo de almacenamiento de energía informe publicado el jueves por Wood Mackenzie y la Asociación de Almacenamiento de Energía de EE. UU.

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Baterías a escala de servicios públicos frente a baterías a pequeña escala

En la actualidad, son las baterías estacionarias a gran escala las que dominan el almacenamiento de energía global. Sin embargo, para 2030 se espera que el almacenamiento en baterías a pequeña escala aumente significativamente trabajando de la mano con las aplicaciones a escala de servicios públicos. El número de instalaciones detrás del medidor (BTM) está aumentando en todo el mundo. Este aumento ha sido impulsado por la caída de los costos de la tecnología de almacenamiento de baterías debido a la creciente mercado de consumo y el desarrollo de vehículos eléctricos (EV) y EV híbridos enchufables (PHEV), junto con el despliegue de generación de energía renovable distribuida y el desarrollo de redes inteligentes. Otro ejemplo de esto se puede ver en Alemania, donde el 40 % de las aplicaciones recientes de energía solar fotovoltaica en techos se han instalado con baterías BTM.

Las baterías a gran escala pueden permitir una mayor alimentación de energías renovables en la red al almacenar el exceso de generación y reafirmar la producción de energía renovable. Las baterías, especialmente cuando se combinan con generadores renovables, también pueden ayudar a proporcionar electricidad confiable y más económica en redes aisladas y comunidades fuera de la red, que de otro modo dependen del costoso combustible diesel importado para la generación de electricidad. En el estado estadounidense de Nueva York, un importante proyecto de demostración que utiliza un sistema de almacenamiento de baterías de 4 MW / 40 MWh mostró que el operador podría reducir casi 400 horas de congestión en la red eléctrica y ahorrar hasta USD 2,03 millones en costos de combustible, lo que representa un resultado alentador.

Hay muchos ejemplos que demuestran la efectividad del almacenamiento de baterías. Varias comunidades insulares y fuera de la red han invertido en almacenamiento de baterías a gran escala para equilibrar la red y almacenar el exceso de energía renovable. En un proyecto de batería de minirred en Martinica, la producción de una granja solar fotovoltaica está respaldada por una unidad de almacenamiento de energía de 2 MWh, lo que garantiza que la electricidad se inyecta en la red a una tasa constante, evitando la necesidad de generación de respaldo. En Hawái, se han implementado casi 130 MWh de sistemas de almacenamiento de baterías para proporcionar servicios de suavizado para energía solar fotovoltaica y eólica.

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El futuro del almacenamiento de energía

Aunque el progreso técnico y la producción en masa han llevado a una caída significativa en los precios de las baterías en los últimos años, desarrollar un almacenamiento de electricidad mejor y más barato sigue siendo un gran desafío para el futuro. De acuerdo con el Escenario de Desarrollo Sostenible de la Agencia Internacional de Energía (IEA), para que el mundo alcance sus objetivos climáticos y de energía sostenible, se necesitarán cerca de 10 000 gigavatios-hora de baterías y otras formas de almacenamiento de energía en todo el mundo para 2040, lo que es 50 veces el tamaño del mercado actual.Actualmente, se espera que el despliegue de almacenamiento de energía crezca más del 40 % cada año hasta 2025. UBS ha estimado que los costos de almacenamiento de energía caerán entre un 66 % y un 80 % durante la próxima década y que el mercado crecerá hasta $426 mil millones en todo el mundo . Con el tiempo se desarrollarán ecosistemas completos que sustentarán una nueva era de electricidad alimentada por baterías, cuyos efectos se sentirán en toda la sociedad.

Cambios en las Redes Eléctricas

Habrá enormes cambios en la composición de las redes eléctricas a medida que se produzca más energía verde. Por ejemplo, parece probable que los vehículos eléctricos crezcan más rápido de lo esperado, lo que significa que la demanda máxima de petróleo podría alcanzarse antes. La cantidad total de vehículos eléctricos en las carreteras aumentó a 5,1 millones en 2018 según la AIE, que sigue siendo una pequeña porción de los más de mil millones de automóviles que circulan hoy en día, pero se espera que este número siga creciendo. BloombergNEF ha pronosticado que el 57% de las ventas de automóviles de pasajeros nuevos serán eléctricos para 2040, lo que elevará la flota eléctrica total al 30%. En diciembre de 2019, GM y LG Chem anunciaron que planeaban invertir hasta $ 2300 millones para 2023 para formar una empresa conjunta para la producción de celdas de batería para vehículos eléctricos. Las empresas de servicios públicos requerirán un nuevo software para poder comprender las necesidades de energía a medida que las energías renovables y los vehículos eléctricos se extraen de la red.

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Los analistas de Cowen dijeron recientemente a los clientes que la red ver más cambios en los próximos diez años que en los 100 anteriores”.

António Campinos, presidente de la Oficina Europea de Patentes, dijo:


“La tecnología de almacenamiento de electricidad es fundamental cuando se trata de satisfacer la demanda de movilidad eléctrica y lograr el cambio hacia la energía renovable que se necesita si queremos mitigar el cambio climático. El aumento rápido y sostenido en la innovación del almacenamiento de electricidad muestra que los inventores y las empresas están abordando El reto de la transición energética. Los datos de patentes revelan que, si bien Asia tiene un fuerte liderazgo en esta industria estratégica, EE. UU. y Europa pueden contar con un rico ecosistema de innovación, que incluye una gran cantidad de PYME e instituciones de investigación, para ayudarlos a mantenerse en la carrera por la próxima generación de pilas.”

La importancia de la innovación en tecnología de baterías

Otro efecto colateral de las mejoras en el almacenamiento de energía que ha hecho que la energía eólica y solar sean más factibles es el beneficio para los fabricantes y operadores de equipos de energía renovable, así como para las empresas de productos químicos y materiales.

Es fácil ver cuán importantes han sido las baterías en la sociedad moderna. El Premio Nobel de Química de 2019 fue para los tres científicos que desarrollaron la batería de iones de litio. En octubre del mismo año, la Real Academia Sueca de Ciencias dijo:

“En las últimas décadas, este desarrollo [lithium-ion batteries] ha progresado rápidamente, y podemos esperar muchos más descubrimientos importantes en la tecnología de baterías. Estos avances futuros sin duda conducirán a nuevas mejoras en nuestras vidas, no solo para nuestra comodidad, sino también con respecto a los entornos globales y locales y, en última instancia, la sostenibilidad de todo nuestro planeta”.

En un mundo donde la crisis climática es cada vez más evidente, las baterías de almacenamiento brindan esperanza para un futuro que está ligado a energía renovable limpia. Las baterías de almacenamiento ofrecen una solución viable para almacenar suministros de energía intermitentes asociados con las energías renovables.

Pablo Ruiz