L’emmagatzematge d’energia és un factor clau per a la gestió de la producció renovable i l’estabilitat de el sistema elèctric davant la penetració massiva d’aquesta producció intermitent. En AleaSoft s’ha realitzat una anàlisi de l’emmagatzematge en bateries i amb hidrogen com a mitjans per complir amb els objectius europeus de descarbonització de el sector de l’energia
L’emmagatzematge d’energia
Al pensar en mitjans d’emmagatzematge d’electricitat, el primer que ens ve al cap són les piles o bateries. Des de la seva invenció en 1800 per Alessandro Volta, aquest mitjà d’emmagatzematge d’energia s’ha tornat molt conegut per tots i molt utilitzat en infinitat d’aplicacions com a forma d’alimentar dispositius que no es connecten a la xarxa elèctrica. Tot i que no és l’únic mitjà d’emmagatzematge d’energia, ja que es tracta de convertir l’energia elèctrica en un altre tipus d’energia que permeti la seva conservació i que després pugui transformar-se novament en energia elèctrica. A l’igual que les bateries, hi ha altres mitjans que permeten l’emmagatzematge com les reserves hidroelèctriques amb les estacions de bombament, l’hidrogen amb les piles de combustible i algunes altres més rebuscades.
Amb el pas dels anys, han sorgit noves tecnologies que han millorat l’acompliment de les bateries. Actualment, les mateixes representen la possibilitat de gestionar de manera eficient una planta d’energia renovable. També entren a jugar un paper important en l’autoconsum tant en el sector residencial com empresarial. Ja des AleaSoft s’ha comentat en ocasions anteriors sobre iniciatives a nivell europeu per afavorir l’autoconsum, fonamentalment propiciat per l’abaratiment dels panells solars fotovoltaics que ha generat una revolució en el sector.
Preu de l’emmagatzematge en bateries
El preu de les bateries ha anat reduint-se també cada any. Considerant el preu per unitat d’emmagatzematge, les dades mostren que el preu de les bateries d’ió liti en 2018 va representar poc més de l’15% del seu preu en 2010. Això representa que el preu es va fer 6 vegades més baix en un període de 9 anys.
La tendència d’aquest preu és a disminuir amb els avenços tecnològics. Això comporta al fet que cada vegada, les bateries es tornen una alternativa rendible per a més aplicacions que requereixen l’emmagatzematge d’energia.
Aplicacions de les bateries. Xarxa elèctrica i autoconsum.
El principal ús que tenen actualment les bateries en el sistema elèctric és per a l’ajust de freqüència de el sistema. Les bateries són especialment apropiades per a aquesta fi pel seu ràpid temps de resposta. No obstant això, la contínua reducció del preu d’aquesta tecnologia, fa que cada vegada es torni més atractiva per utilitzar-la com a forma d’emmagatzematge a gran escala. Fins i tot alguns plans nacionals Integrats d’Energia i Clima (PNIEC) contemplen l’escenari d’una capacitat d’emmagatzematge en bateries incorporada a la xarxa en un futur proper. Per exemple, en el cas d’Espanya es preveu que, per a la gestió de la demanda, el 2030 es compti amb una capacitat addicional de 2,5 GW de potència equivalent a bateries.
L’emmagatzematge de l’energia és fonamental per a la transició energètica cap a les fonts renovables. La naturalesa intrínsecament no gestionable de les fonts renovables exigeix la implementació de tecnologies suplementàries que permetin la seva gestió. És aquí on les bateries entren a jugar un paper decisiu. Una instal·lació fotovoltaica, per exemple, tindrà producció en les hores d’irradiació solar, mentre que no podrà produir durant la nit. Si la instal·lació inclou un banc de bateries que permetin l’emmagatzematge de l’energia generada en les hores de major producció, llavors aquesta instal·lació podria disposar d’aquesta energia en els moments que sigui més rendible.
Evidentment, en el cas concret de l’autoconsum, que és majoritàriament fotovoltaic, la decisió de col·locar o no bateries en la instal·lació moltes vegades no és simple. Per exemple, en el cas residencial, la decisió cau pel seu pes. Durant les hores de major producció, les persones estan normalment fora de casa, treballant. És ja entrada la tarda i durant la nit que es concentra el major consum en una llar. Per tant, el perfil de consum no concorda amb el de generació dels panells, així que el més eficient és disposar de bateries que emmagatzemin aquesta energia i pugui consumir-se en les hores de més demanda de la llar. No obstant això, incorporar bateries a la instal·lació s’incrementa de forma substancial la inversió inicial requerida. Per tant, el problema és més complex. Cal una anàlisi econòmica per determinar si compensa més posar les bateries i poder consumir aquesta energia a casa, o abocar la producció a la xarxa i rebre la compensació.
No obstant això, en el cas d’empreses, l’escenari és diferent, les hores de producció coincideixen gairebé íntegrament amb una jornada laboral com a norma general. Igualment, s’hauria de fer un estudi de rendibilitat per decidir si es disposa de bateries per emmagatzemar l’excedent de producció, sobretot en els caps de setmana, o si per contra, és més convenient abocar la producció dels dies no laborables directament a la xarxa, amb la conseqüent retribució.
Segons un recent estudi de Lazard sobre el cost de l’emmagatzematge d’energia, la tecnologia que predomina en les bateries emprades per a aquesta finalitat és la de Liti-ió. No obstant això, la tecnologia idònia per a cada escenari varia amb les característiques de cada cas. En aquest sentit, per exemple, per a l’ús en autoconsum residencial com a part d’un sistema fotovoltaic, la bateria més recomanada és aquella que sigui de cicle profund. Això vol dir que està dissenyada per a ser descarregada gairebé completament de manera regular. Aquesta característica, una bateria de Liti ió no la permet, doncs en general es veuen danyades quan el seu nivell de càrrega és inferior a l’20% de la seva capacitat total. Per a aquest escenari són més recomanables bateries de plom-àcid, similars a les dels cotxes convencionals.
El cost de l’emmagatzematge d’energia en cada sector depèn en gran mesura de la capacitat total requerida i de la tecnologia emprada, que respon als requeriments de funcionament de cada cas. Per exemple, en aplicacions que estan connectades a la xarxa, solen ser utilitzades bateries de Liti ió o bateries de flux de vanadi o de zinc brom. No obstant això, en aplicacions que no estan directament connectades a la xarxa, ja sigui en ús comercial, industrial o residencial, estan presents també les bateries de Liti ió, però a més bateries de plom àcid.
Projectes de bateries connectades a la xarxa elèctrica
Ja hi ha al passat recent exemples d’iniciatives dutes a terme amb èxit en la instal·lació d’emmagatzematge amb bateries. Una d’elles és el cas de el projecte Emmagatzema, dut a terme per Xarxa Elèctrica d’Espanya (REE) el 2013, quan va instal·lar una bateria de Liti ió amb una potència d’1 MW i capacitat de 3 MWh a la subestació de Carmona.
Iberdrola va posar en marxa un sistema d’emmagatzematge d’energia de bateries de 3 MWh al municipi de Caravaca de la Creu, a la regió de Múrcia. Aquesta instal·lació permetria fins a cinc hores d’energia de suport a les xarxes locals en cas que es produeixi una apagada. La tecnologia emprada és de Liti ió i afirmen que és el primer projecte de distribució de bateries de ions de liti connectades a la xarxa a Espanya.
Existeixen també iniciatives de concedir una segona vida a les bateries dels vehicles elèctrics, utilitzant-les com a sistemes d’emmagatzematge encara usables en generadors fotovoltaics o eòlics. En el passat ja diverses universitats conjuntament amb empreses privades han desenvolupat projectes en aquest sentit. Recentment, es va publicar un interessant estudi de la Universitat Politècnica de Madrid, que avalua la possibilitat d’utilitzar les bateries de la flota de vehicles elèctrics endollables per proporcionar capacitat d’emmagatzematge addicional a les hidroelèctriques. Aquestes centrals produeixen un gran impacte en els ecosistemes fluvials a causa de les fluctuacions brusques de cabal que originen en les lleres dels rius. Segons la investigació realitzada, l’acumulació d’energia en les bateries dels vehicles elèctrics afavoriria el treball més gradual de les plantes hidroelèctriques i disminuiria l’estrès fluvial.
El futur de l’emmagatzematge
Al desembre de 2019, la Comissió Europea va donar llum verda a 3200 milions d’euros d’ajudes en set països per al desenvolupament de tecnologies altament innovadores i sostenibles per bateries de ions de liti. Es calcula que aquesta iniciativa desbloquejarà 5.000 milions d’euros addicionals en inversions privades, i està previst que finalitzi en 2031 amb diferents terminis per a cada subprojecte.
En AleaSoft es considera que la capacitat d’emmagatzematge d’energia és imprescindible per a la implementació definitiva de les energies renovables com a principal font de generació d’electricitat. Tant a nivell residencial com industrial, l’emmagatzematge en bateries permetrà la gestió eficient de la producció intrínsecament inestable d’una planta de generació renovable, utilitzant l’excedent en les hores de major producció per carregar les bateries i emprant l’energia emmagatzemada en les hores de major demanda.
No obstant això, les bateries no representaran la font fonamental d’emmagatzematge a mitjà o llarg termini, aquest paper el jugarà l’hidrogen. La combinació bateries i hidrogen serà una font clau de producció d’energia sense emissions contaminants en les hores en què la producció renovable és insuficient. Font:elperiodicodelaenergia