Por Bojan Lepic – 24 de enero de 2023 (Rigzone)
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La década de 2020 será recordada como la década del almacenamiento de energía. Para 2030, se supone que el almacenamiento de energía instalado se multiplicará por quince en comparación con 2021.
A fines de 2021, se instalaron alrededor de 27 gigavatios/56 gigavatios-hora de almacenamiento de energía en todo el mundo y, para 2030, se espera que ese total aumente a 411 gigavatios/1194 gigavatios-hora.
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Un informe realizado por Woodmac y Sungrow indicó que una serie de impulsores está detrás de esta afluencia masiva de almacenamiento de energía. Podría decirse que el impulsor más importante es la necesidad: para 2050, casi el 90 por ciento de toda la energía podría ser generada por fuentes renovables. El almacenamiento de energía suficiente será vital para equilibrar volúmenes tan grandes de generación variable de energía eólica y solar.
En los EE. UU., la política pública también es un impulsor importante de implementaciones de almacenamiento de energía más ambiciosas. La Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés) recientemente aprobada brinda la certeza que tanto necesita el mercado de almacenamiento de energía al proporcionar un Crédito Fiscal a la Inversión (ITC, por sus siglas en inglés) del 30 por ciento durante la próxima década para proyectos que combinen energía solar y almacenamiento, así como instalaciones de almacenamiento independientes . En el pasado, solo los proyectos de energía solar más almacenamiento calificaban para el ITC.
Después de la aprobación de la IRA, Wood Mackenzie mejoró su pronóstico del mercado de almacenamiento de energía de EE. UU. a más de 191 gigavatios-hora entre los años 2022 y 2026.
Maximizar el valor del almacenamiento de energía
Si bien está claro que la demanda y la necesidad de almacenamiento de energía se agudizarán en los próximos años, también es importante saber que no todas las tecnologías de almacenamiento son iguales. De hecho, la decisión sobre qué tecnología de almacenamiento implementar tendrá consecuencias importantes en lo que respecta a los costos de instalación, el costo nivelado de energía (LCOE), el rendimiento, las operaciones y el mantenimiento (O&M) y la seguridad.
Las implicaciones de la elección de tecnología son particularmente marcadas cuando se comparan los sistemas tradicionales de almacenamiento de energía enfriados por aire y las alternativas de enfriamiento por líquido, como la serie de productos PowerTitan fabricados por Sungrow Power Supply Company. Entre las diferencias más obvias entre las dos tecnologías de almacenamiento está el tamaño del contenedor.
“Si hace enfriamiento por aire, entonces debe tener estos pasillos de conductos de aire masivos para entregar el aire porque el aire tiene una capacidad de calor específico horrible. Pero el agua tiene una de las mejores capacidades de calor específico de cualquier material, lo que significa que puede tener una tubería pequeña que sea suficiente para enfriar 2,7 megavatios-hora de módulos de batería. Dado que esa tubería ocupa una cantidad de espacio insignificante, eso significa que podemos encoger el contenedor hasta el tamaño mínimo”, dice Neil Bradshaw, gerente senior de ventas técnicas de Sungrow.
De hecho, el PowerTitan ocupa aproximadamente un 32 por ciento menos de espacio que los sistemas de almacenamiento de energía estándar. La refrigeración líquida también es mucho más fácil de controlar que el aire, lo que requiere un acto de equilibrio que es complejo para hacerlo bien. Las ventajas de la refrigeración líquida dan como resultado un 40 % menos de consumo de energía y un 10 % más de vida útil de la batería.
El tamaño reducido del contenedor de almacenamiento refrigerado por líquido tiene muchos efectos beneficiosos. Por ejemplo, el tamaño reducido se traduce en instalaciones más fáciles, más eficientes y de menor costo. El tamaño más pequeño también proporciona una mayor flexibilidad en el diseño de dónde se pueden instalar los sistemas de almacenamiento.
“Puede entregar su unidad de batería totalmente cargada en un camión grande. Eso significa que no tiene que cargar los módulos de batería en el sitio. Básicamente, todo está prefabricado y simplemente lo colocas en el suelo”, dice Bradshaw.
Ventajas de seguridad de los sistemas refrigerados por líquido
El almacenamiento de energía solo desempeñará un papel crucial en un sistema de energía descarbonizado y dominado por las energías renovables si se abordan los problemas de seguridad. El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) realiza un seguimiento de los eventos de fallas en el almacenamiento de energía en todo el mundo, incluidos incendios y otros incidentes relacionados con la seguridad. Desde 2017, EPRI ha registrado 50 eventos de fallas comerciales e industriales (C&I) y de escala de servicios públicos.
Con los sistemas de almacenamiento de iones de litio que dominan el mercado actual, la principal preocupación de seguridad es la fuga térmica. En un nivel básico, esto ocurre cuando una falla conduce al sobrecalentamiento dentro de una celda de la batería. Esto puede dar lugar a la generación de una gran cantidad de calor y una reacción de autoaceleración que puede provocar incendios o explosiones. Existen numerosas causas de fuga térmica, incluidos los defectos internos de las celdas, los sistemas de administración de baterías defectuosos y la contaminación ambiental.
“Si tiene una fuga térmica de una celda, tiene este enorme disipador de calor para absorber la energía. El líquido es una capa adicional de protección”, dice Bradshaw.
Los sistemas de almacenamiento PowerTitan han superado pruebas rigurosas para garantizar su capacidad de protección contra la fuga térmica.
“Parte de nuestras pruebas es forzar deliberadamente las celdas a una cascada térmica y eliminar el enfriamiento líquido de la operación”, dice Bradshaw. “Subimos la temperatura a 400 grados centígrados a 5 grados centígrados por minuto. Ponemos tres o cuatro o cinco celdas en cascada y luego quitamos la fuente de calor y observamos lo que sucede. Nuestro objetivo es que la cascada se agote sola”.
Control de nivel de cadena
La seguridad es obviamente la máxima prioridad para cualquier sistema de almacenamiento de energía de batería. Pero un diferenciador importante para el más seguro de los sistemas es el rendimiento. En ese sentido, la tecnología PowerTitan tiene claras ventajas. Una es la inclusión de convertidores CC-CC a nivel de cadena.
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La razón: la administración a nivel de cadena significa que algunas celdas de bajo rendimiento o defectuosas no dañarán el rendimiento general del sistema de batería. Por ejemplo, una celda de bajo rendimiento afecta la capacidad general de la cadena. “Podemos aislar este efecto en una cuerda usando DC-DC a nivel de cuerda. Esa es una gran diferencia en el resultado final para el cliente. Los convertidores de CC a CC en el nivel de cadena aíslan ese problema para que no afecte todo lo demás”, dice Bradshaw.
Esto significa que una celda que funciona un 20 por ciento por debajo de su capacidad solo afectará su cadena, en lugar de reducir la capacidad de 24 o más cadenas en un 20 por ciento.
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