‘Intersolar Mexico 2024’ concluyó hace 24 horas, pero quienes participaron con ponencias y quienes acudieron a escucharlas e intervinieron con reflexiones y preguntas han dejado un cumulo de información que todos quienes damos forma al mundo de las energías renovables, almacenamiento y temas colaterales tenemos mucho por reflexionar para seguir proponiendo y así enriquecer un mundo más limpio en cuanto a la generación de energía eléctrica en México.
Hoy presentamos en pv magazine, para nuestra lectura de fin de semana, una vasta propuesta sobre almacenamiento de energía: quiénes han participado en el tema en los años recientes, cuál han sido los hallazgos, cuáles son sus componentes y qué se puede esperar desde el nuevo gobierno federal que en unos días más encabezará Claudia Sheinbaum Pardo, la hoy Presidenta Electa de México.
El texto que presentamos y del cual agradecemos a sus autores nos permitan su difusión ha sido elaborado por los investigadores: Enrique Quiroga-González y Ana Karina Cuentas-Gallegos, ambos pertenecientes a la Red Mexicana de Almacenamiento de Energía, además Quiroga-González es investigador del Instituto de Física, en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, y Cuentas-Gallegos pertenece al claustro de investigadores del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México en su sede de Ensenada, Baja California, México.
equiroga@ieee.org akcg@ens.cnyn.unam.mx
Aquí el texto íntegro de ambos investigadores mexicanos.
El almacenamiento de energía en el contexto internacional
El almacenamiento de energía es un tema clave en la actualidad debido a las crecientes necesidades energéticas a nivel mundial. El auge en el número de publicaciones científicas en esta área está impulsado principalmente por el desarrollo en dispositivos electrónicos móviles, vehículos eléctricos (electromovilidad) y la creciente adopción de energías renovables, las cuales requieren de sistemas de almacenamiento eficientes.
Las baterías de litio se han consolidado como la opción estándar en dispositivos móviles y vehículos eléctricos debido a su alta densidad energética tanto por unidad de volumen como de peso. Sin embargo, para garantizar un suministro constante de energías renovables, como la solar y la eólica, es necesario contar con sistemas de almacenamiento que permitan su utilización cuando las condiciones no sean óptimas para la generación.
A nivel global, de acuerdo con el Departamento de Energía de Estados Unidos, para 2020 existían aproximadamente 10 GW de potencia instalada en sistemas de almacenamiento, excluyendo las centrales hidroeléctricas de bombeo (con las que se suma 191.5 GW).
Dentro de esta matriz, las baterías han encontrado nicho importante debido a su confiabilidad y bajo mantenimiento, y se espera que su uso se expanda aún más a medida que disminuya su costo.
Además de las baterías, otras tecnologías de almacenamiento como supercapacitores (que proveen alta potencia instantánea), baterías de flujo (que proveen altas capacidades netas a bajo costo), almacenamiento térmico y mecánico, están siendo exploradas para aplicaciones específicas en la matriz energética global. Estos sistemas de almacenamiento de energía pueden funcionar tanto en redes aisladas como interconectadas, ofreciendo una amplia gama de servicios como el “time shifting”, “peak shaving”, y la corrección del factor de potencia.
Acciones en instituciones académicas y de investigación en México
En México, el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía ha sido impulsado principalmente por el sector académico. Desde 2014, han surgido numerosos grupos de investigación en este campo.
En un inicio, solo seis grupos, como los del IER-UNAM, CICY, UANL, IPN, UAM-I, INEEL y BUAP, se destacaban en la investigación profunda del almacenamiento de energía. Sin embargo, el número de grupos ha aumentado significativamente, alcanzando alrededor de 20 para 2023, repartidos en instituciones como el CNYN-UNAM, CINVESTAV-Saltillo, CIMAV, CIO, CIDETEQ, UdG y CIQA, entre otras.
La BUAP ha jugado un papel crucial en la promoción de la investigación en esta área, organizando el primer congreso internacional dedicado al almacenamiento de energía en México, el Energy Storage Discussions que se ha realizado bienalmente desde 2014. En la edición de 2023 se presentaron investigaciones de impacto, y se espera que el próximo ESD, que se celebrará en CNYN-UNAM en noviembre de 2025, en Ensenada, continúe fomentando colaboraciones entre la academia y la industria.
Además de los avances científicos, varias instituciones de investigación mexicanas han trabajado para cerrar la brecha entre la academia y el gobierno.
Un ejemplo notable es el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), que con el apoyo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y la Agencia Internacional de Energía (IEA), y la colaboración técnica de expertos mexicanos en almacenamiento de energía de la Red Mexicana de Almacenamiento de Energía, publicó en 2020 una serie de documentos técnicos sobre diversas tecnologías de almacenamiento de energía.
Estos documentos exploran cómo estas tecnologías pueden integrarse en la red eléctrica de México para reducir emisiones causadas por la sobreproducción energética basada en combustibles fósiles. Las reuniones de retroalimentación que dieron origen a estos documentos comenzaron en 2018, con el objetivo de persuadir a las entidades gubernamentales sobre la importancia de invertir en almacenamiento de energía, en cumplimiento con los acuerdos de París para la mitigación del cambio climático.
Por su parte, el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL), con el respaldo de la Secretaría de Energía (SENER) y el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT), organizó en 2019 un taller para evaluar el uso de sistemas de almacenamiento de energía en México.
El reporte generado a partir de este taller abordó cuestiones clave, como la inclusión de los sistemas de almacenamiento en las Reglas del Mercado Eléctrico, así como su integración en la planificación de la Red Nacional de Transmisión y de las Redes Generales de Distribución. También se destacó la importancia de establecer normativas para la prueba, certificación e interconexión de los sistemas de almacenamiento, así como la promoción de la investigación y el desarrollo tecnológico en esta área, y la difusión de la viabilidad técnico-económica de los sistemas de almacenamiento de energía para facilitar su aceptación en México.
Varios grupos de investigación en México han logrado establecer colaboraciones nacionales e internacionales, generando desarrollos que han llevado a solicitudes de patentes y han tenido impacto social. Entre los avances destacan nuevas baterías de alta velocidad y capacidad, utilizando materiales abundantes y de bajo costo, así como dispositivos alternativos o complementarios como los supercapacitores.
Estas acciones demuestran un esfuerzo concertado por la parte de la comunidad académica y de investigación en México para impulsar el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía, con miras a consolidar el país como un actor relevante en el panorama energético internacional.
La Red Mexicana de Almacenamiento de Energía: impulsor de desarrollo en México
La creación de la Red Mexicana de Almacenamiento de Energía en 2017 ha sido un motor clave para el crecimiento de la comunidad científica en este campo.
La red surgió a partir de la interacción entre diversos grupos de investigación en el congreso internacional Energy Storage Discussions de 2014 y 2016. Este congreso ha sido fundamental en la consolidación de la Red, al promover la colaboración y el intercambio de conocimientos entre investigadores mexicanos y expertos internacionales en almacenamiento de energía.
En sus primeros años, la Red recibió el apoyo económico del CONAHCyT, lo que permitió el desarrollo de una serie de proyectos colaborativos iniciales. Sin embargo, actualmente la Red opera sin recursos financieros externos, sosteniéndose gracias al esfuerzo y compromiso de sus miembros. A pesar de esta limitación, se espera que los próximos años se logre atraer inversión tanto del sector privado como del gobierno, lo que permitirá expandir las actividades de la Red y continuar impulsando el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía en México.
Uno de los productos tangibles de la Red es la organización de seminarios mensuales gratuitos, impartidos por expertos internacionales en temas relacionados con la energía.
Estos seminarios han sido una plataforma valiosa para la difusión de conocimientos y están disponibles en línea a través de su página de Facebook.
Además, se han organizado talleres especializados, como el de espectroscopía de impedancia, una técnica poderosa utilizada para el análisis de dispositivos electroquímicos de almacenamiento de energía.
Las actividades de la Red han tenido un impacto significativo, no solo en el desarrollo de nuevas vocaciones científicas y tecnológicas en México, sino también en la promoción de un diálogo más amplio con los actores clave de la sociedad. Esto ha permitido madurar la comunidad científica dedicada al almacenamiento de energía en el país, dándole una mayor competencia a nivel internacional.
Entre los miembros de la red, hay grupos de investigación mexicanos que trabajan en toda la cadena de valor del almacenamiento de energía, desde la purificación del litio y la síntesis de materiales activos, hasta la modelación y prueba de dispositivos. Algunos de estos grupos cuentan con más de 10 años de experiencia en el campo, lo que los posiciona como referentes importantes en el desarrollo de tecnologías innovadoras y sostenibles.
En resumen, la Red Mexicana de Almacenamiento de Energía ha sido un catalizador crucial para el avance del sector de almacenamiento en el país, facilitando la colaboración entre investigadores y promoviendo la investigación de alto impacto en esta área estratégica para el futuro energético de México.
El almacenamiento de energía: una oportunidad para México
Para que México pueda transitar hacia una red eléctrica más confiable con una mayor participación de energías renovables, es fundamental flexibilizar el sistema eléctrico para soportar la variabilidad inherente de estas fuentes.
El almacenamiento de energía en baterías es clave para la gestión de la red. Actualmente, solo el 12.1 por ciento de la energía en México proviene de fuentes renovables, como la solar y la eólica. Sin embargo, un factor limitante importante es que las líneas de transmisión y distribución de electricidad en el país son muy antiguas, lo que requiere de una modernización y regulación adecuadas para que la transición energética sea exitosa. La próxima presidenta, Dra. Claudia Sheinbaum, ha anunciado un plan nacional de energía que contempla fomentar la inversión en energías renovables, expandir la electromovilidad y modernizar la infraestructura eléctrica para integrar hasta un 54 por ciento de energías renovables.
En cuanto a la energía solar, México genera actualmente alrededor de 10,905 MW. De esta capacidad, 7,544 MW corresponden a plantas de operación comercial a gran escala, mientras que 3,361 MW provienen de generación solar distribuida. A medida que el país avanza en su transición hacia energías limpias, se estima que en los próximos 10 años se requerirán 2.3 GW de almacenamiento de energía para evitar distorsiones en la red eléctrica y contrarrestar la variabilidad de las energías solar y eólica.
El Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE), que forma parte del Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN), proyecta que para el periodo 2022-2036 se podrían instalar alrededor de 4,505 MW en sistemas de almacenamiento de energía en todo el país.
Sin embargo, uno de los desafíos actuales es la falta de una regulación específica para el almacenamiento de energía en el sector privado, especialmente para los servicios a la red. Aunque existen algunas compañías que ofrecen servicios como el “time shifting” para particulares que desean reducir sus costos de energía eléctrica, aún hay un amplio margen de oportunidad para expandir el uso del almacenamiento de energía en México.
En el ámbito de la electromovilidad, las ventas de vehículos eléctricos o híbridos en México han alcanzado un total de 73,680 unidades en 2023, lo que representa el seis por ciento del mercado automotriz nacional. Esta cifra refleja un crecimiento acelerado, con un aumento del 44 por ciento en comparación con las ventas de 2022.
Se espera que esta tendencia continúe, impulsada por incentivos como la condonación de impuestos, y la expansión de la infraestructura de carga eléctrica, que actualmente cuenta con 2,000 estaciones de carga (electrolineras).
Este crecimiento también impulsará la demanda de baterías, que son el componente principal de los vehículos eléctricos después del motor y representan aproximadamente la mitad de su costo total.
Acciones que se visualizan a corto plazo para potenciar el desarrollo del mercado del almacenamiento de energía eléctrica en México
El panorama del almacenamiento de energía en México se encuentra todavía en sus primeras etapas de desarrollo, pero tiene un potencial inmenso que podría explotar en cuanto se logren avances significativos en la regulación y la modernización de la red eléctrica. A medida que se superen estos desafíos, se espera que la adopción y el crecimiento de las tecnologías de almacenamiento de energía experimenten un auge acelerado en todo el país.
En el ámbito de la investigación, es crucial enfocarse en el desarrollo de nuevas tecnologías de almacenamiento. A nivel internacional, ya se están explorando innovaciones que podrían transformar el sector energético, y México debe posicionarse a la vanguardia de estos avances. Esto incluye el desarrollo de nuevas baterías más eficientes, supercapacitores, y tecnologías híbridas, que pueden ofrecer soluciones a la medida de las necesidades energéticas del país.
Desde el punto de vista gubernamental, el impulso a una legislación clara y efectiva es fundamental para establecer las reglas del juego y atraer inversión privada. La creación de un marco regulatorio que dé certeza los inversionistas permitirá que el almacenamiento de energía despegue como un mercado viable. Actualmente, la Comisión Reguladora de Energía (CRE) está en proceso de consulta para regular los sistemas de almacenamiento, con la expectativa de aprobarla en los próximos meses.
Esta regulación permitirá mejorar la eficiencia de la red eléctrica y acelerar la transición de un sistema energético altamente dependiente de combustibles fósiles (86.4 por ciento de las emisiones) hacia uno más sostenible y diversificado.
En cuanto a la industria, la clave será fortalecer la colaboración entre la academia, la industria, el gobierno y la sociedad. La industria debe abrirse paso impulsando aún más la vinculación entre estos sectores para desarrollar soluciones viables y escalables. La falta de esquemas financieros adecuados ha sido un freno importante para el crecimiento del mercado de almacenamiento, pero una vez que se establezcan las regulaciones pertinentes, se espera que la inversión fluya con mayor facilidad, reflejando verdaderamente los costos reales de la energía.
Además, la regulación debe abordar aspectos cruciales como los estándares de calidad. Han surgido preocupaciones sobre los riesgos de incendio asociados con sistemas de almacenamiento, lo que subraya la necesidad de contar con normas claras de seguridad y calidad para proteger a los usuarios y garantizar la confiabilidad de esto sistemas.
Es importante no olvidar la reciclabilidad y reutilización de baterías. Con el crecimiento de la industria del almacenamiento de energía, también surge la necesidad de gestionar adecuadamente las baterías al final de su vida útil. Implementar políticas y tecnologías que permitan el reciclaje de estos dispositivos será esencial para minimizar el impacto ambiental y garantizar un ciclo de vida sostenible.
En suma, el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía será clave para la modernización de la red eléctrica de México. Estos sistemas permitirán acelerar la transición hacia una red más limpia y eficiente, ayudando a expandir la infraestructura del sistema eléctrico nacional, aumentar la penetración de energías renovables y mitigar problemas de confiabilidad en la red. Una vez que se avance en la regulación y modernización de la red, el almacenamiento de energía estará en una posición ideal para experimentar un crecimiento explosivo en México.
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