El almacenamiento de energía desempeñará un papel fundamental en la transformación de la industria eléctrica global en las próximas décadas. Los avances tecnológicos de los últimos 25 años han aumentado el atractivo y la viabilidad del almacenamiento, convirtiéndolo en una herramienta clave para suministrar electricidad de forma más limpia, confiable y eficiente.

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La industria eléctrica nació y creció bajo la premisa de que la electricidad se genera, se transmite y se distribuye al consumidor, sin que fuera necesario almacenarla.1 Al día de hoy, para abastecer de manera confiable a los usuarios, las plantas deben generar la cantidad adecuada de electricidad en el instante preciso, aunque esto implique encender centrales generadoras costosas y contaminantes durante los picos de demanda.

La incorporación masiva de almacenamiento de bajo costo promete cambiar el paradigma actual de la industria eléctrica. Las nuevas tecnologías –como baterías de última generación– funcionarán como una esponja que absorbe energía excedente o de bajo costo en los horarios de menor demanda y que la devuelve a la red eléctrica en los momentos de mayor consumo.2

Para entender hacia dónde se dirigen las tecnologías de almacenamiento, conviene revisar los antecedentes de la industria. Alessandro Volta, un físico italiano, fue quien desarrolló la primera batería en 1800, ocho décadas antes de que iniciara operaciones la primera planta de generación eléctrica, en la ciudad de Nueva York. Volta hizo su hallazgo mientras experimentaba con el tejido muscular de las ranas… un área de investigación muy alejada del suministro eléctrico. Por su parte, Thomas Alva Edison –el reconocido inventor y pionero de la industria eléctrica– rechazaba que las centrales generadoras pudieran complementarse con tecnologías de almacenamiento; pensaba que era técnicamente inviable e incluso señalaba a los promotores de esta idea como simples estafadores y mentirosos.

Afortunadamente, mucho ha cambiado desde los tiempos de Edison; ahora el almacenamiento y el sector eléctrico comparten un destino común e ineludible. Esta convergencia puede atribuirse, en buena medida, a que en 1991 Sony lanzara al mercado la primera batería de ion de litio de uso comercial: una pila recargable de alta densidad, con una vida útil extendida y tiempos de recarga convenientes para el usuario. El desempeño de estas baterías ha mejorado notablemente en el último cuarto de siglo, desde las populares handycams de los años noventa, hasta los sofisticados smartphones de la actualidad.

Gracias a la rápida adopción de las baterías de ion de litio en la industria electrónica global, las distintas tecnologías de almacenamiento han atraído mayores inversiones y se han vuelto cada vez más baratas, confiables y eficientes. El costo del almacenamiento ha disminuido 70% en los últimos cinco años y está proyectado que caiga otro 70% hacia 2030. Asimismo, las baterías actuales almacenan el doble de energía que hace cinco años, al tiempo que han incrementado su vida útil de manera significativa.3

El almacenamiento continuará aumentando su atractivo en el corto y mediano plazo, con la producción en masa de baterías y la generación de economías de escala en la cadena productiva. El mejor ejemplo de ello es la Gigafactory de Tesla y Panasonic –una planta ubicada en el desierto de Nevada, que duplicará la capacidad de producción de baterías a nivel internacional.

En la medida que aumente la capacidad de almacenamiento del sistema eléctrico, observaremos cuatro transformaciones fundamentales. Primero, se acelerará el despliegue de las energías eólica y solar. Por décadas, los escépticos de este tipo de energías han criticado su naturaleza intermitente; es decir, que únicamente generan electricidad cuando sopla el viento o brilla el sol, y no necesariamente durante los periodos de mayor demanda.4 El almacenamiento resuelve este problema, ya que será posible guardar la energía renovable y consumirla en cualquier momento del día. De esta forma, se ha derribado un viejo prejuicio mientras avanzamos hacia un sistema energético más limpio y de menor impacto ambiental.

Segundo, se democratizará la generación de la energía. Tanto en entornos urbanos como rurales, cada vez es más común observar techos solares en hogares y pequeños negocios que generan su propia electricidad. Estos usuarios pueden complementar sus paneles fotovoltaicos con equipos de almacenamiento, que les permitan guardar y vender su electricidad excedente de vuelta a la red. Este modelo multidireccional empoderará a los usuarios como productores y consumidores a la vez, les brindará mayor autonomía, y facilitará el consumo de energía eléctrica en localidades remotas y de difícil acceso.

Tercero, se fortalecerá la seguridad energética. La proliferación de proyectos de almacenamiento diversificará los puntos de suministro y minimizará los cuellos de botella del sistema eléctrico. De esta manera, seremos menos vulnerables ante el impacto de fenómenos meteorológicos, ataques a infraestructura crítica e interrupciones de suministro de carácter geopolítico.

Cuarto, será más eficiente la operación del sistema eléctrico. Además de quitarle presión a las plantas generadoras, las tecnologías de almacenamiento aportan múltiples beneficios a la red eléctrica. Por ejemplo, arrancan con gran agilidad ante cualquier eventualidad, ofrecen energía de respaldo, ayudan a estabilizar la frecuencia y el voltaje del sistema, contribuyen a reducir las pérdidas de energía, y descongestionan y alargan la vida útil de las redes de transmisión y distribución.5

Varios países, estados e incluso ciudades, han apostado por el almacenamiento de energía como una opción de suministro económicamente viable y técnicamente solvente. Por ejemplo, California ha asumido un liderazgo en la instalación de proyectos de almacenamiento a gran escala.6 Un punto de inflexión en este esfuerzo, fue la fuga de gas natural en la terminal Aliso Canyon, ocurrida en las afueras de Los Angeles entre octubre de 2015 y febrero de 2016. Esta fuga –la más grande en la historia de Estados Unidos– afectó el suministro de gas natural a 17 plantas de generación eléctrica, poniendo en riesgo la seguridad energética y ambiental del estado.7 Ante la emergencia, el regulador estatal aprobó la instalación de más de 100 Megawatts (MW) en proyectos de almacenamiento a base de baterías de ion de litio.

El incidente de Aliso Canyon es emblemático, ya que por primera vez y de manera visible, el almacenamiento se planteó como una solución segura, limpia y rápida ante una emergencia.8 La energía almacenada en las baterías proviene de paneles solares, los cuales han desplazado electricidad costosa y contaminante. Además, los proyectos se construyeron en tiempo récord –menos de seis meses– algo que era fundamental dada la situación crítica en el estado.9

A nivel local, Nueva York se convirtió en la primera ciudad en fijar una meta integral de almacenamiento: 100 MW-hora hacia 2020. Con ello, la ciudad busca fomentar el uso de las energías renovables, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y reducir las vulnerabilidades del sistema eléctrico, evidenciadas por el Huracán Sandy en 2012.10

El almacenamiento de energía, como toda innovación tecnológica, necesita reglas claras para consolidarse. En consecuencia, se han comenzado a desarrollar los primeros marcos regulatorios en la materia. Apenas en noviembre de 2016, la Comisión Federal Reguladora de Energía de Estados Unidos (FERC, en inglés) presentó un conjunto de lineamientos que facilitan la integración del almacenamiento al sistema eléctrico y eliminan barreras de entrada al mercado.11

México ha dado un primer paso en materia regulatoria. Las nuevas disposiciones aplicables a la generación distribuida –es decir, pequeños generadores con capacidad menor a 500 kilowatts– permiten la instalación de proyectos de almacenamiento. No obstante, aún falta robustecer el marco regulatorio del almacenamiento en nuestro país: es necesario reconocer su potencial a gran escala, así como los múltiples beneficios que aportaría al sistema eléctrico nacional. 

Si bien las tecnologías de almacenamiento han mejorado significativamente en el siglo XXI, todavía enfrentan algunos retos de carácter económico y operativo. A pesar de las importantes reducciones de costo que han registrado las baterías en los últimos años, aún faltan disminuciones considerables para detonar su adopción masiva en hogares y pequeños negocios. Asimismo, no existe un consenso en torno a la suficiencia de las reservas mundiales de litio en el largo plazo, lo cual podría generar incertidumbre y volatilidad en el precio de esta materia prima de las baterías.12

Un aspecto fundamental para el desarrollo del almacenamiento es la seguridad de las tecnologías. En septiembre de 2016, comenzaron a surgir reportes de teléfonos móviles Samsung, modelo Galaxy Note 7, que explotaban a causa de defectos de diseño y fabricación de las baterías. Otro aspecto que debe blindarse es la ciberseguridad de las tecnologías de almacenamiento. En la medida que éstas se automaticen y se conecten al sistema eléctrico, estarán más expuestas a posibles manipulaciones y hackeos que alteren su funcionamiento. Para evitar ataques de esta naturaleza, las empresas y los operadores de las redes eléctricas tendrán que montar sistemas de detección y mitigación de amenazas, así como protocolos de emergencia.

El almacenamiento ha sido descrito como “la pieza faltante” para acelerar el despliegue de las energías renovables y la consolidación de una red eléctrica más confiable, flexible y descentralizada.13 Las innovaciones tecnológicas en este campo nos están obligando a repensar las reglas y la operación de los sistemas eléctricos modernos. Esta transformación no será fácil, tomará tiempo y requerirá de mucho talento por parte de los tomadores de decisiones. Sin embargo, la incorporación masiva de almacenamiento de bajo costo resultará en un suministro de electricidad más limpio, que contribuirá a la lucha contra el cambio climático y apuntalará el desarrollo sostenible de las naciones.

 

Alejandro Chanona Robles es
Director General de Planeación y Asuntos Internacionales en la Comisión Reguladora de Energía.


1 Durante el siglo XX, la escasa capacidad de almacenamiento en la industria eléctrica se basó en la acumulación de reservas de combustibles fósiles para centrales termoeléctricas (combustóleo, diésel, gas natural y carbón) y centrales hidroeléctricas reversibles o de bombeo.

2 En la actualidad existen múltiples tecnologías de almacenamiento, las cuales se clasifican en cinco grandes categorías: tecnologías térmicas, tecnologías eléctricas, tecnologías mecánicas, tecnologías electroquímicas y tecnologías químicas. SBC Energy Institute, “Electricity Storage Factbook”, septiembre de 2013: http://energystorage.org/system/files/resources/sbcenergyinstitute_electricitystoragefactbook.pdf

3 Peter Faguy, “Overview of the DOE Advanced Battery R&D Program”, U.S. Department of Energy, 2015: file:///Users/acr/Downloads/Overview%20of%20the%20DOE%20Advanced%20Battery%20R&D%20Program.pdf; World Energy Council, “E-storage: Shifting from cost to value, wind and solar applications”, 2016: https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2016/03/Resources-E-storage-report-2016.02.04.pdf

4 El siguiente artículo explica los principales retos asociados a la intermitencia, así como algunas soluciones tentativas: Robert Fares, “Intermittency Explained: Challenges, Solutions, and Opportunities”, Scientific American, 11 de marzo de 2015: https://blogs.scientificamerican.com/plugged-in/renewable-energy-intermittency-explained-challenges-solutions-and-opportunities/ 

5 El Rocky Mountain Institute ha clasificado los trece principales beneficios que aporta el almacenamiento de energía a la operación de los sistemas eléctricos. Garrett Fitzgerald, James Mandel, Jesse Morris y Hervé Touati, “The Economics of Battery Energy Storage: How multi-use, customer-sited batteries deliver the most services and value to customers and the grid”, Rocky Mountain Institute, septiembre de 2015: http://www.rmi.org/Content/Files/RMI-TheEconomicsOfBatteryEnergyStorage-FullReport-FINAL.pdf

6 En octubre de 2013, la Comisión de Servicios Públicos de California requirió la instalación de al menos 1.3 Gigawatts de capacidad de almacenamiento hacia 2020. Se estima que esta decisión mejorará el aprovechamiento de recursos renovables, reducirá emisiones de gases de efecto invernadero, disminuirá costos de producción y aumentará las reservas operativas del sistema eléctrico de California. Josh Eichman, Paul Denholm, Jennie Jorgenson y Udi Helman, “Operational Benefits of Meeting California’s Energy Storage Targets”, National Renewable Energy Laboratory, 2015: http://www.nrel.gov/docs/fy16osti/65061.pdf

7 En total, la fuga en la terminal Aliso Canyon liberó a la atmósfera cerca de 100,000 toneladas de metano. S. Conley, G. Franco, I. Faloona, D. R. Blake, J. Peischl, T. B. Ryerson, “Methane emissions from the 2015 Aliso Canyon blowout in Los Angeles, CA”, Science Magazine, 2016: http://science.sciencemag.org/content/351/6279/1317

8 Los siguientes artículos explican en mayor detalle las consecuencias del incidente de Aliso Canyon y las implicaciones para el almacenamiento de energía: Diane Cardwell y Clifford Krauss, “A Big Test for Big Batteries”, The New York Times, 14 de enero de 2017: https://mobile.nytimes.com/2017/01/14/business/energy-environment/california-big-batteries-as-power-plants.html?partner=rss&emc=rss&smid=tw-nytimes&smtyp=cur&referer; Tom Randall, “Tesla’s Battery Revolution Just Reached Critical Mass”, Bloomberg Technology, 30 de enero de 2017: https://www.bloomberg.com/news/articles/2017-01-30/tesla-s-battery-revolution-just-reached-critical-mass

9 Como referencia, la construcción de una central eléctrica a base de gas natural tarda entre dos y tres años.

10 Peter Maloney, “NYC targets 100 MWh energy storage by 2020”, Utility Dive, 26 de septiembre de 2016: http://www.utilitydive.com/news/nyc-targets-100-mwh-energy-storage-by-2020/427041/

11 Los lineamientos presentados por la FERC fueron sometidos a consulta pública. Federal Energy Regulatory Commission, “FERC Proposes to Integrate Electricity Storage into Organized Markets”, 17 de noviembre de 2016: https://www.ferc.gov/media/news-releases/2016/2016-4/11-17-16-E-1.asp#.WJ9nnrYrLow

12 Tam Hunt, “Is There Enough Lithium to Maintain the Growth of the Lithium-Ion Battery Market?”, Greentech Media, 2 de junio de 2015: https://www.greentechmedia.com/articles/read/Is-There-Enough-Lithium-to-Maintain-the-Growth-of-the-Lithium-Ion-Battery-M; Tom Randall, “Here’s How Electric Cars Will Cause the Next Oil Crisis”, Bloomberg, 25 de febrero de 2016: https://www.bloomberg.com/features/2016-ev-oil-crisis/

13 Elon Musk, “Tesla Powerwall: The Missing Piece”, 30 de abril de 2015: https://www.youtube.com/watch?v=Q4r38bQHOSI

 

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