“Os sistemas de almacenamento presentan un abanico de ferramentas moi interesantes para o sistema enerxético”

Continuamos profundando no tema deste mes: os sistemas de almacenamento eléctrico con baterías. Nesta ocasión, entrevistamos a Gabriel García, membro de o Departamento de Integración de Enerxías Renovables en Rede de o CENER.

Que avances recentes destacarías das tecnoloxías de almacenamento eléctrico con baterías?

O sector das baterías experimentou un desenvolvemento espectacular nas últimas décadas, ata o punto de que se converteu nun dos protagonistas de sectores tan importantes como o dos dispositivos electrónicos, o vehículo eléctrico e as enerxías renovables. A inxente cantidade de unidades demandadas, principalmente para os dous primeiros sectores mencionados, permitiu alcanzar unha gran madurez e experimentar unha redución de custos asombrosa. Más aínda, espérase que dita redución continúe durante os próximos anos abrindo así nichos de mercado adicionais para as baterías.

Sendo un compoñente tan presente nas nosas vidas, as noticias de novos desenvolvementos e prometedores lanzamentos espertan interese no público xeral. Todo o mundo ansía dispoñer de baterías con maior autonomía e vida útil, máis lixeiras e que permitan tempos de recarga cada vez máis curtos. A comunidade científica traballa para avanzar nestes aspectos, así como en custo, eficiencia, reciclabilidade, minimización do uso de recursos escasos e da dependencia de certas zonas xeográficas etc.

En particular, un dos avances máis esperados é o de desenvolver electrolitos de estado sólido. Este tipo de baterías pode alcanzar unha densidade enerxética varias veces superior, mellorando as características de seguridade respecto a as baterías de electrolito acuoso e permitindo ademais reducir a duración da recarga ata os dez minutos. Doutra banda, outro dos cabalos de batalla do sector das baterías é o de reducir á mínima expresión o uso de cobalto, debido a consideracións de custo e humanitarias entre outras, á conta de diminuír a densidade enerxética.

Existe unha gran cantidade de estudos neste ámbito e de noticias de avances exitosos, polo que resulta fundamental identificar cales son rigorosos e viables e cales non. Habitualmente, avances moi prometedores a nivel de laboratorio fallan no seu proceso de escalado e industrialización e finalmente non conseguen un impacto significativo no mercado.

O que parece claro é que o sector das baterías, particularmente na actualidade o do litio, alcanzou un nivel alto de madurez da man do desenvolvemento do vehículo eléctrico, e que outras aplicacións poden verse beneficiadas por este feito. Falamos dun sector en crecemento, e cun abanico de subministradores fiables, que conseguiu escalar as instalacións de baterías ata o nivel necesario para cubrir aplicacións do sistema eléctrico conectándose a nivel de rede.

Cales son os maiores desafíos á hora de integrar sistemas de almacenamento de enerxía con enerxías renovables?

Un dos principais desafíos deste tipo de integración preséntase durante a fase preliminar, na que se efectúa o dimensionamiento do sistema de almacenamento. Este estudo depende de múltiples factores, como son o recurso renovable estimado e os posibles casos de negocio expostos. En función destes e outros factores determinarase o comportamento esperado do sistema de almacenamento, e é a partir de aí cando se tratará de identificar a tecnoloxía máis adecuada para cumprir cos devanditos requisitos. Por último, queda calcular as dimensións óptimas para a función para desempeñar, @teniendo en cuenta consideracións de retorno económico, vida útil estimada baixo o comportamento esperado e as condicións ambientais etc.

Devandito todo isto, este proceso pode resultar nun exercicio errado se ao longo da vida do proxecto cambian as condicións regulatorias ou de mercado coas que se contaba para obter un caso rendible. A incerteza propia dun sector en desenvolvemento como o das renovables, sumado á transición do sector eléctrico, supoñen importantes desafíos para un sector como o do almacenamento do que se espera un importante despregamento.

Cales son as vantaxes para o sector enerxético de implementar sistemas de almacenamento?

Os sistemas de almacenamento presentan un abanico de ferramentas moi interesantes para o sistema enerxético. En primeiro lugar, no ámbito do sistema eléctrico, poden servir para suplir certos servizos que foron tradicionalmente provistos por outras tecnoloxías. Dada a redución paulatina da capacidade instalada de xeradores síncronos conectados á rede, deben ser outras tecnoloxías as que suplan esta inercia mediante sistemas de resposta rápida. Afortunadamente, existen sistemas de almacenamento que, xeralmente acompañados da electrónica de potencia adecuada, son capaces de responder coa velocidade necesaria para desempeñar as devanditas tarefas de regulación do sistema. Ademais, os requirimentos de flexibilidade no sistema eléctrico van continuar aumentando de forma paralela ao drástico incremento da xeración renovable incluído no Plan Nacional Integrado de Enerxía e Clima (PNIEC) 2021-2030, polo que serán necesarios sistemas de almacenamento con diferentes funcións e que poidan prover enerxía durante diferentes lapsos de tempo.

Doutra banda, salvo contadas excepcións como os supercondensadores, nos que efectivamente se almacena enerxía en forma de carga eléctrica, a maior parte de tecnoloxías de almacenamento requiren dunha transformación noutro tipo de enerxía (química, térmica etc.)/ etc.) antes de poder almacenala. Aínda que este requisito supón pagar a peaxe de certas perdas de enerxía no proceso, en casos como o do hidróxeno abre a porta a interesantes aplicacións no ámbito do axuste sectorial. É este un punto de importancia vital na axenda europea para avanzar no camiño da transición enerxética. A posibilidade de avanzar na interconexión dos sectores de electricidade, gas, calor e frío, e mobilidade ofrece oportunidades de maior aproveitamento de recursos, optar a múltiples fontes de ingresos, un aumento da eficiencia global do sistema, así como un comportamento máis estable dos mercados.

Como é a túa visión da rede eléctrica do futuro?

Nos últimos tempos, a rede eléctrica foi capaz de transformarse para integrar con éxito unha gran cantidade de xeración renovable non regulable. É unha transformación que segue viva e debe continuar dando pasos importantes para cumprir cos plans derivados dos acordos climáticos internacionais.

De acordo con as directrices que chegan desde Europa, esta transformación debe ser unha oportunidade para implementar cambios no deseño do mercado eléctrico, harmonizando as regras para conseguir unha subministración estable e a custo competitivo para os cidadáns. O mercado debe ser mellorado para atraer os investimentos necesarios que permitan a transición enerxética esperada.

Aínda que o sector eléctrico adoita ser considerado como unha contorna conservadora, no sentido de que prima a seguridade de subministración por encima doutras consideracións, as compañías de distribución e transporte atópanse inmersas na tarefa de dotar de maior intelixencia e flexibilidade ao sistema. Só desta forma será posible integrar un gran número de sistemas distribuídos de xeración, e permitir a aparición de novos actores como os agregadores e servizos asociados como xestión da demanda ou recarga intelixente de vehículos eléctricos.

Gustaríache comentar algún proxecto relacionado co almacenamento eléctrico que esteades a levar a cabo no CENER?

Actualmente, estamos a participar nun proxecto europeo moi interesante enfocado en aumentar a flexibilidade da rede eléctrica a través da coordinación óptima de distintas fontes de xeración renovable, almacenamento e cargas. Trátase do proxecto OSMOSE (LCE-04-2017 – Demonstration of system integration with smart transmission grid and storage technologies with increasing share of renewables), liderado por RTE e no que participan 33 socios, incluíndo varias das principais TSO europeas.

O proxecto consta de 4 demostradores, un dos cales se desenvolve en España liderado por REE e cuxa posta en marcha terá lugar durante os próximos meses, sendo conectado á infraestrutura da microrred ATENEA de CENER que está situada en Sangüesa (Navarra).

Este demostrador, que operará conectado á rede, utilizará un Dispositivo Híbrido de Flexibilidade (HFD) que combina STATCOM, supercondensadores e un sistema de baterías de litio de 1500V DC. Adicionalmente, farase uso de equipos dispoñibles na microrred, onde se dispón de xeración renovable e unha batería de fluxo redox de vanadio, entre outras tecnoloxías de almacenamento, así como un sistema de cargas programables.

A solución integrada proporcionará diferentes servizos de flexibilidade (emulación de inercia, regulación de frecuencia, control de tensión etc.)/ etc.) sendo coordinada por un sistema de control mestre. CENER achega a súa experiencia, en relación coa integración de renovables na rede e a xestión de sistemas de almacenamento, para desenvolver o devandito control mestre que persegue dous obxectivos principais. Por unha banda, prover os servizos de flexibilidade demandados, respectando as prioridades predefinidas cando existe simultaneidade entre eles. Doutra banda, xestionar a repartición de requirimentos de potencia aos distintos equipos dispoñibles, tendo en conta as consideracións de degradación das diferentes tecnoloxías, co obxectivo de maximizar a vida útil dos mesmos.

Unha vez que a operación do demostrador sexa validada nas instalacións de CENER, trasladarase para ser despregado na rede de distribución de REE nas illas Canarias. O sistema eléctrico de Canarias debido á súa idiosincrasia, é un banco de probas ideal para avaliar a efectividade de diferentes tecnoloxías de flexibilidade brindando múltiples servizos ao sistema.

Referencias

• CENER. Microrred Atenea
• European Commission. Electricity Market Design
• Forbes. Tesla’s Shift To Cobalt-Free Batteries Is Its Most Important Move Yet
• Miteco. Plan Nacional Integrado de Energía y Clima
• Nikkei. Toyota’s game-changing solid-state battery en route for 2021 debut
• Osmose project h2020