Las baterías impulsarán el rápido crecimiento de la energía solar

«¿Pero qué pasa cuando se pone el sol?». Este viejo refrán tiene ahora una respuesta definitiva: «Las baterías toman el relevo».

A lo largo de 2023 y 2024, las baterías basadas en litio han pasado de ser meramente útiles, y algo caras, a estar al borde de la asequibilidad y el despliegue generalizado. Esta transformación se ha visto impulsada por importantes reducciones de costos y aumentos de los volúmenes de fabricación y despliegue.

Pero antes de entrar en detalles, veamos por qué las baterías son una tecnología tan útil.

Las baterías son rápidas

Imaginemos las baterías como naves espaciales o misiles, que ajustan su trayectoria con ráfagas precisas y rápidas de energía. En astronáutica, esto se conoce como «sistema de control de reacción», una tecnología esencial desde los tiempos de las primeras misiones Apolo. Del mismo modo, las baterías son capaces de suministrar cantidades precisas de energía en milisegundos. Esta capacidad resultó crucial cuando la primera instalación de baterías a gran escala del mundo evitó un apagón en Australia al responder más rápidamente de lo que podían hacerlo las centrales eléctricas tradicionales.

Con sus tiempos de respuesta de microsegundos, las baterías proporcionan salidas de energía ultraprecisas que resultan críticas en momentos de demanda repentina. Esta rápida respuesta permite a las baterías actuar con mayor rapidez que las respuestas más lentas y engorrosas de las centrales tradicionales alimentadas con combustibles fósiles. Reconociendo las ventajas de esta respuesta rápida, Australia consiguió acortar significativamente el tiempo de reacción necesario para las centrales eléctricas de 30 minutos a sólo 5 minutos.

Combinadas con inversores de red, las baterías están ayudando a la red eléctrica a desprenderse de las masas giratorias físicas que tradicionalmente han proporcionado estabilidad durante eventos complejos de la red.

El tiempo de reacción de microsegundos no sólo mejora la estabilidad de la red, sino que también permite a los desarrolladores de baterías maximizar los ingresos cuando suben los precios de la electricidad.

Las baterías se distribuyen

Tanto las grandes como las pequeñas instalaciones de baterías están acaparando titulares. En 2018, Vermont utilizó una mezcla de baterías residenciales y a escala de red para ahorrar a los contribuyentes en los cargos por demanda a nivel de servicios públicos, logrando un ahorro de 6,7 millones de dólares en un caluroso martes de verano. Al año siguiente, Sunrun se ganó la confianza del Operador del Sistema de Nueva Inglaterra al integrar 5.000 instalaciones solares y de almacenamiento residenciales, marcando algunas de las primeras centrales eléctricas virtuales de Estados Unidos.

Imaginemos que 300 millones de vehículos eléctricos (VE) de Estados Unidos, incluidos coches, autobuses, camiones y vehículos de flota, estuvieran todos conectados a la red. Cada uno con una batería media de 75 kWh, ofrecerían colectivamente unos 22,5 TWh de capacidad, suficiente para abastecer al país durante dos días. Como los vehículos tienden a seguir a los seres humanos, suelen colocarse estratégicamente para suministrar electricidad precisamente donde se necesita.

Quizá, en un futuro no muy lejano, no enchufar el vehículo se convierta en una falta social, como reciclar o apagar las luces al salir de una habitación.

Si ampliamos este concepto, imaginemos que todos los edificios residenciales, comerciales e industriales, junto con las subestaciones eléctricas, estuvieran equipados con importantes baterías. Juntos formarían una vasta red que contribuiría a equilibrar la red eléctrica. Esta red integraría a la perfección soluciones de almacenamiento móviles y fijas para satisfacer la demanda en diversos lugares, garantizando un sistema energético fiable y con capacidad de respuesta.

Las baterías generan creatividad

¿Y si, en lugar de confiar únicamente en las baterías de reserva para nuestros hogares, ampliáramos el concepto para incluir todo tipo de aparatos electrónicos domésticos? Las baterías de reserva diseñadas para bombillas de consumo se están convirtiendo en algo habitual, especialmente en las señales de SALIDA que, por ley, deben combinar iluminación LED con baterías de litio.

Pensemos en el potencial de los electrodomésticos «inteligentes», no sólo capaces de conectarse a Internet, sino también diseñados para suministrar electricidad al hogar durante los picos de demanda. Una cocina de inducción o una bomba de calor consumen mucha electricidad, lo que puede sobrecargar un cableado obsoleto. Para mitigar las mejoras necesarias, Impulse Labs ha integrado una batería de 3 kWh en sus placas de inducción.

La integración de baterías en edificios comerciales y electrodomésticos de alta demanda permite «reducir el pico», es decir, la energía máxima que consume un electrodoméstico en un momento dado. Este enfoque fue uno de los primeros usos económicamente viables de las baterías distribuidas en la red, ayudando a compensar los costosos picos de demanda. Las empresas de suministro energético invierten mucho en centrales de reserva para gestionar estos picos, garantizando un suministro suficiente cuando se producen picos de demanda colectiva.

Necesidades similares impulsan la integración de baterías en los cargadores de vehículos eléctricos, que suelen demandar picos de potencia considerables. Una innovación reciente ha sido la incorporación de baterías en una parada de camiones de vehículos eléctricos para reducir la carga de la red y permitir conexiones más rápidas y económicas.

Imaginemos un paisaje poblado de baterías grandes, baterías pequeñas, vehículos eléctricos, estufas, bombillas y un sinfín de otros dispositivos, todos ellos suministrando energía exactamente cuando se necesita y recargándose cuando resulta más económico.

Las baterías crecen y se abaratan

Al igual que la industria solar, el sector de las baterías ha experimentado importantes caídas de precios, sobre todo tras los problemas en la cadena de suministro provocados por la pandemia del COVID. Recientemente, las ofertas de sistemas de baterías totalmente instalados en China han descendido hasta los 60 dólares/kWh.

Un precio de oferta tan bajo está superando los límites de lo que antes se consideraba posible, lo que nos lleva a plantearnos el futuro de los costos y las capacidades de las baterías. Por ejemplo, ¿cuánto podría bajar el precio de las baterías de iones de litio? ¿Y cómo será la adopción del almacenamiento de energía a medida que los precios bajen a fracciones cada vez más pequeñas de su valor actual?

En 2024, prevemos el despliegue de más de 1 TWh de almacenamiento de energía en todo el mundo por primera vez. Impulsada por las sólidas ventas de vehículos eléctricos y el amplio despliegue de BESS, la demanda de baterías de iones de litio sigue disparándose, lo que sugiere la posibilidad de que se duplique la capacidad en cinco ocasiones más en un futuro próximo.

Aunque las estimaciones actuales indican que hemos desplegado menos de 5 TWh de capacidad en todo el mundo, la urgente necesidad de que los sistemas de transporte y energía abandonen los combustibles fósiles puede requerir varios cientos de TWh. Dado que el costo de las células de batería disminuye entre un 20% y un 30% cada vez que se duplica su capacidad, los precios podrían bajar hasta los 10 o 20 dólares por kWh.

Cuando pv magazine consultó al modelador energético Dr. Jesse Jenkins sobre la competitividad de los precios del ión-litio frente a las fuentes de energía de carga base definidas por su producción constante, éste aclaró:

Ningún precio proporciona carga base, ya que eso requiere una descarga continua. Si se refiere a qué precio permite un almacenamiento de varios días que permita a la eólica y la solar desplazar a la capacidad firme, entonces 1-10 dólares/kWh es lo que encontramos aquí. 20-30 dólares/kWh se lo comerían.

Nuestro «pálido punto azul» suele compararse con una nave espacial que explora la inmensidad de la galaxia. A bordo de esta nave, ocho mil millones de tripulantes gestionan diligentemente una vasta red de transmisión y almacenamiento distribuidos. Imaginemos una nave en la que baterías de todos los tamaños, desde las que alimentan las lámparas de noche hasta las que alimentan los portacontenedores, funcionen todas juntas como una inmensa orquesta de energía mientras nos lanzamos a través del cosmos.

El potencial inexplorado del almacenamiento de energía

Aunque es concebible que la energía solar, la eólica y el almacenamiento de energía basten por sí solos para satisfacer toda la demanda energética mundial de la humanidad, no es necesario que lo hagamos. Sin embargo, tecnologías como las baterías de iones de litio y de sodio ofrecen soluciones de almacenamiento rápidas y escalables que pueden complementar las capacidades de los sistemas de almacenamiento de larga duración, como los desarrollados por Form Energy. Junto con las fuentes de energía existentes, como la nuclear, la hidráulica y los avances previstos en tecnología geotérmica, existe un camino claro hacia la limpieza de nuestros sistemas eléctricos y energéticos.

Sin embargo, el futuro del almacenamiento de energía, como toda tecnología, viene acompañado de incertidumbres. Desconocemos la forma final que adoptarán estas baterías, su costo final, su longevidad o el ritmo al que se desplegarán.

Nuestra capacidad para predecir los avances tecnológicos y las escalas de despliegue es notablemente imperfecta, como demuestran las subestimaciones históricas del aumento de la capacidad solar. El gráfico anterior, creado inicialmente por Auke Hoekstra (fundador y director del programa de investigación NEON), pone de relieve la constante subestimación de la revolución solar por parte de la Asociación Internacional de la Energía desde principios de la década de 2000. Esto sirve como un duro recordatorio de nuestras limitaciones de previsión; tan recientemente como en 2022, el despliegue de más de 400 GW de capacidad solar superó con creces las predicciones de los analistas, y ahora estamos anticipando nuestro primer año de teravatios, con expectativas de alcanzar los 600 GW de capacidad solar global en 2024.

A pesar de estos retos, hay motivos para el optimismo en el ámbito del almacenamiento de energía. Este sector promete ser un complemento dinámico y potente de la ya fuerte expansión de la energía solar, creando un potente bucle de retroalimentación tecnológica.

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