Hoy presentamos la colaboración de Enrique Nieto, quien es un economista por la Universidad Nacional Autónoma de México con interés en diversos temas que confluyen en el cambio tecnológico. Enrique realizo su investigación de grado sobre la competitividad del almacenamiento en el mercado eléctrico. De forma profesional ha colaborado en la Unidad de Petrolíferos de la Comisión Reguladora de Energía.
Aquí la propuesta editorial de Enrique Nieto
¿Qué significa la integración almacenamiento eléctrico en la red?
Típicamente las actividades de la industria eléctrica son categorizadas únicamente como:
• Generación
• Distribución
• Transmisión
• Comercialización
No obstante, esta concepción se está modificando a gran velocidad.
La necesidad de un sistema eléctrico basado en Energías Renovables ha impulsado a hacedores de política pública a buscar mejores mecanismos para incentivar su adopción de forma asequible, mientras al mismo tiempo, se asegura la confiabilidad del sistema.
Figurando la energía solar y eólica como principales fuentes de generación de electricidad a 2050 en el mundo (IEA, 2020), soluciones que puedan proveer de flexibilidad en la red eléctrica se revelan de gran interés para el futuro.
En este sentido, la maduración de tecnologías de almacenamiento eléctrico, especialmente en la batería de ion-litio, se ha vuelto notable.
La batería de ion-litio se posiciona a 2020 como una solución a múltiples problemas técnicos y económicos en la red eléctrica; sobre todo en mercados con alta penetración de Energías Renovables variables.
Al poder almacenar cantidades considerables de energía, los problemas derivados de confiabilidad y eficiencia pueden enfrentarse con mayor facilidad.
La capacidad de “suavizar” la curva de carga, reducir la inversión en redes de transmisión, y una alta velocidad de respuesta en la entrega de energía, son motivos por los que se han vuelto tan atractivas en el mercado.
Actualmente en México (y muchas partes del mundo) no existe un marco regulatorio que recompense los beneficios adicionales del almacenamiento eléctrico. Esto en parte, porque es difícil evaluarlos, así como porque la presencia del mismo aún es naciente en la mayoría de los sistemas eléctricos.
La traducción de los beneficios sociales del almacenamiento eléctrico en incentivos económicos, llevarían a una aceleración en la adopción de Energías Renovables, sin crear alguna distorsión de mercado.
El efecto final de una regulación en esta materia sería un incremento de beneficios de mercados, así como una reducción de los costos ambientales y de salud, derivados de las emisiones Gases de Efecto Invernadero (GEI).
Dinámica de mercado
¿Qué ventajas de mercado conlleva la integración de almacenamiento eléctrico?
El funcionamiento básico de las baterías de ion litio es almacenar energía cuando la electricidad es barata, y descárgala cuando los precios son altos. Esto acción es entendida también como arbitraje de energía.
Sí existe una alta penetración de energía solar, por fuerza del mercado, los precios de electricidad en el medio del día son bajos.
Sin embargo, sí la oferta de energía del medio día se almacena y es desplazada a el punto de demanda máxima; usualmente cuando la producción de energía solar es mínima, se obtiene un beneficio económico, resultado de las diferencias entre precios.
Este comportamiento comandado bajo una lógica netamente económica provocaría adicionalmente, externalidades positivas, lo que desembocaría en beneficios para los usuarios.
En la siguiente gráfica se muestra como la energía se almacena cuando en la curva de carga neta (línea azul) existe abundancia relativa de energía, y se envía al momento de escasez relativa de energía, ósea en el punto pico de demanda (áreas azules).
El efecto final de esto es una curva de carga neta más plana (línea roja) y menos variable.
Las implicaciones técnicas de una curva de carga aplanada serían:
• Mayor confiabilidad: Los cuellos de botellas en la curva de carga causados por una alta penetración de energía solar, podrían reducirse con el almacenamiento eléctrico, permitiendo a las plantas firmes operar en niveles seguros.
• Mayor penetración de Energía Renovable: El sistema eléctrico se vuelve más resiliente a la entrada de mayor capacidad de energía solar y eólica, al mismo tiempo que las inversiones en plantas de gas de pico se reducen.
• Mayor eficiencia: Dependiendo de la capacidad instalada, las plantas firmes podrían operar en niveles de producción más eficientes. Al existir un aplanamiento en la curva neta, los niveles de sobreproducción y subproducción podrían relajarse, obteniendo costos de generación medios menores.
• Mayor seguridad: La alta respuesta de la batería del litio comparado con el de plantas generación fósiles, servirían muy bien para otorgar regulación de frecuencia, por ejemplo, como respaldo de las plantas solares ante la presencia de una nube.
El almacenamiento eléctrico en México
A noviembre de 2020 existe solo una batería de litio (11.5MW/ 7MWh) para servicios de red eléctrica, la cual se encuentra localizada en la Paz, Baja California Sur (BCS), en la planta Aura Solar III.
Debido a que BCS es el único sistema eléctrico aislado donde opera el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) y una región rica en abundancia solar, el uso de almacenamiento eléctrico se vuelve atractivo en comparación con el resto del país.
Por sus propias características, BCS tiene los Precios Marginales Locales (PML) más altos y volátiles del Mercado de Día Adelantado (MDA).
En BCS (y en México) la generación de energía solar y eólica apenas es marginal. A septiembre de 2020 las energías renovables representan el 21\% del total, sí se desagrega en energía solar y eólica, esta llega solamente al 8\% (CENACE).
Sin embargo, un incremento en la penetración de este tipo de fuentes no resulta ser un escenario muy lejano, teniendo en cuenta la tendencia en la reducción de precios de la energía eólica y solar.
Expectativas en la batería de litio
Durante la década de 2010 los incentivos públicos en la adopción, producción, regulación e incluso en inversión de I+D en almacenamiento eléctrico, fueron de alta importancia en la reducción en el precio y mejoras técnicas en un amplio rango de tecnologías de almacenamiento, incluyendo la batería de litio.
Se espera que estas acciones continúen intensificándose, tomando un papel clave en el desarrollo de la batería de litio hacia 2030.
En el caso concreto del battery pack, principal componente de la batería utilitaria, su precio se redujo en un 87\% de 2010 a 2019, colocándose en \$156/kWh (BNEF). A finales de septiembre de este año, Tesla Inc. en su #BatteryDay mostro una gráfica en lo que espera una reducción en su precio de 56\% hacia 2025, con respecto a 2020, lo que algunos analistas esperan que sea de cerca \$58/kWh.
Según Lazard Lt., actualmente el Costo Nivelado Almacenamiento Energético (LCOS), también entendido, como el precio medio de almacenar una unidad de electricidad, es de \$81/MWh para una batería de litio con capacidad de 4 horas de horas.
El avance tecnológico esperado en esta década reduciría significativamente el LCOS de la batería de litio, volviendo a proyectos de almacenamiento eléctrico rentables en BCS y el resto de México.
En Estados Unidos, la FERC ha emitido algunas modificaciones en la regulación para la facilitar la construcción tanto de proyectos utilitarios, como de energía distribuida (V2G, baterías residenciales), siendo las ordenes 755, 841 y 2222 un ejemplo de esto.
Se espera que diferentes entidades de regulación en el mundo permitan bajo una neutralidad tecnológica, aprovechar progresivamente las características del almacenamiento eléctrico en favor del beneficio social.
Conclusiones
La importancia de la Transición Energética, no solo en la economía global, sí no en la existencia de la propia vida, exige nuevas estrategias que garanticen la mitigación de GEI en términos de eficiencia y asequibilidad.
El gran reto para los hacedores de política pública es propiciar condiciones de mercado en el que firmas de generación reciban señales de precios correctas, mientras descarbonizan su producción de electricidad.
El avance tecnológico en el almacenamiento eléctrico puede propiciar condiciones favorables para que mayores proyectos de Energías Renovables puedan integrase al mercado con mayor velocidad.
Una regulación que reconozca los atributos únicos del almacenamiento eléctrico lograría contribuir en acelerar la adopción de energías limpias, creando al mismo tiempo, beneficios económicos para productores y usuarios del sistema eléctrico.
Deberá México aprender sobre las experiencias de otros países en la materia, para poder adaptarse a la situación nacional y permitir a los participantes de mercado, encontrar las mejores condiciones para expandir sus inversiones en energías renovables.
Enrique Nieto: enriquen@comunidad.unam.mx
Referencias
1. Bloomberg New Energy Finance (2020). Battery pack price survey.
2. Centro nacional de control energético, (septiembre, 2020). Generación por tipo de tecnología.
3. International Energy Agency. (2020). Global Energy Outlook 2020.
4. Lazard (2020). Levelized Cost of Energy Storage Ver. 6.
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