Velaí a cousa sobre as enerxías renovables que ninguén che di por adiantado: o sol non brilla pola noite e o vento non sopra ao tempo previsto. Parece obvio, non? Pero este simple feito é en realidade un dos maiores dores de cabeza en toda a transición enerxética.
Pense niso. A batería do teu teléfono esgota no peor momento posible-normalmente cando intentas chamar a un Uber ás 2 da mañá. Agora imaxina ese problema, pero é toda a rede eléctrica. Iso é esencialmente o que estamos a tratar cando falamos de enerxías renovables sen almacenamento.
O problema do desaxuste
Os paneis solares xeran electricidade cando sae o sol. Produción máxima? Normalmente ao redor do mediodía. Pero cando a maioría da xente realmente necesita electricidade? Cedo pola mañá cando todos están facendo o café e preparándose para o traballo, despois de novo pola noite cando chegan a casa e comezan a cociñar a cea, a acender as luces, a ver a televisión. As curvas non coinciden en absoluto.
O vento ten as súas propias peculiaridades. Ás veces recibes demasiado (en realidade hai casos nos que os parques eólicos teñen que pechar porque haidemasiadoelectricidade que se xera), e ás veces apenas hai. En partes de Texas, a xeración eólica pode pasar de case nada a abastecer máis do 60% das necesidades de enerxía do estado na mesma semana.
Aquí é onde entra o almacenamento de enerxía. Basicamente é un amortiguador-unha forma de coller electricidade cando hai moita e gardala para máis tarde cando realmente a necesites.
Que conta exactamente como almacenamento de enerxía?
O termo abarca moito máis terreo do que poderías esperar. Todo o mundo pensa en "baterías" de inmediato e, por suposto, iso é unha gran parte. Pero o almacenamento de enerxía para renovables inclúe varios enfoques diferentes:
Almacenamento hidroeléctrico por bombeoexiste desde sempre-ben, desde a década de 1890 de todos os xeitos. O concepto é moi sinxelo: cando tes exceso de electricidade, utilízao para bombear auga costa arriba a un depósito. Cando necesites enerxía, deixa que a auga volva baixar polas turbinas. Aínda é a forma máis común de almacenamento-a escala da rede en todo o mundo, que supón algo así como o 95 % de todo o almacenamento de enerxía-a escala de servizos públicos. A desvantaxe? Necesitas a xeografía adecuada-montañas, vales e moita auga. Non se pode construír exactamente un destes en Kansas.
Sistemas de bateríason os novos nenos facendo todos os titulares. O-ión de litio domina agora porque o boom dos vehículos eléctricos baixou os custos drasticamente. Entre 2010 e 2023, os custos das baterías baixaron preto dun 90%. Iso é unha tolemia. Pero hai alternativas no desenvolvemento de baterías de ións-sodio- (que usan sal en lugar de litio), baterías de fluxo (onde a enerxía-que almacena o líquido se mantén en tanques e se bombea segundo sexa necesario), incluso baterías de ferro-aire que basicamente "respiran" osíxeno da atmosfera.
Almacenamento de enerxía de aire comprimidofunciona como unha hidroeléctrica bombeada, pero con aire en lugar de auga. Comprime o aire e gárdao en cavernas subterráneas cando a electricidade é barata, despois liberao a través de turbinas cando é necesario. Aínda non hai moitos destes, pero o potencial está aí.
Almacenamento térmicoé interesante porque non almacena electricidade directamente-almacena calor ou frío. As centrais solares concentradas ás veces usan sal fundida para almacenar a enerxía térmica do sol. O sal permanece o suficientemente quente (estamos a falar de 500+ graos centígrados) para xerar vapor e impulsar turbinas durante horas despois do solpor. Tamén hai sistemas que fabrican xeo pola noite cando a electricidade é barata, e despois usan ese xeo para arrefriar edificios durante a tarde quente.
Volantes, supercondensadores, hidróxeno-a lista continúa. Cada tecnoloxía ten o seu punto doce dependendo da cantidade de enerxía que necesites almacenar, do tempo que necesites almacenar e da rapidez con que teñas que descargala.
Por que importa (máis aló do obvio)
O almacenamento de enerxía non consiste só en manter as luces acesas cando o sol se pon. En realidade, resolve varios problemas á vez.
A estabilidade da rede é a gran cousa que lles importa ás utilidades. As redes eléctricas deben manter un equilibrio preciso entre a oferta e a demanda cada segundo. Demasiada oferta e a frecuencia aumenta; moi pouco e cae. De calquera xeito, pasan cousas malas co equipo. Os sistemas de almacenamento poden responder en milisegundos para axudar a manter ese equilibrio. Algunhas instalacións de baterías en Australia fixéronse famosas pola súa capacidade para estabilizar a rede máis rápido que as centrais eléctricas tradicionais.
Despois está o ángulo económico. Os prezos da electricidade fluctúan ao longo do día-ás veces de forma espectacular. Nos lugares con moita enerxía renovable, os prezos poden chegar a ser negativos durante períodos moi soleados ou ventosos porque se xera máis electricidade da que pode soportar a rede. O almacenamento permíteche comprar (ou xerar) electricidade cando é barata ou abundante e revendela cando os prezos aumentan. Isto chámase arbitraxe, e estase a converter nun verdadeiro modelo de negocio.
Para comunidades ou illas remotas, o almacenamento combinado con enerxías renovables pode significar a independencia dos xeradores diésel. O diésel é caro de enviar, alto, contaminante e require un mantemento constante. Un sistema solar-máis-de batería pode ter custos iniciais elevados, pero o combustible é gratis para sempre.
A cuestión da escala
Unha das cousas complicadas do almacenamento de enerxía é que unha talla definitivamente non se adapta a todos.
Na escala máis pequena, tes casas individuais con enerxía solar no tellado e unha batería no garaxe-quizais 10-15 quilovatios-hora de almacenamento, o suficiente para pasar a noite ou proporcionar copia de seguridade durante unha interrupción. O Powerwall de Tesla é probablemente o exemplo máis famoso, pero agora hai decenas de competidores.
Pasa ao nivel da comunidade e podes ter algúns megavatios-horas atendendo un barrio ou unha pequena cidade.
Despois chegas ás instalacións a escala de utilidade-que son realmente masivas. A instalación de baterías de Moss Landing en California ten 3.000 megavatios-horas de capacidade. Para poñer isto en perspectiva, é suficiente para alimentar preto de 225.000 fogares durante catro horas. E seguen ampliando.
A duración importa tanto como a capacidade. As baterías son excelentes para almacenar enerxía durante unhas horas-o que se denomina "almacenamento de curta duración". Pero que pasa co almacenamento estacional? E se queres aforrar o exceso de enerxía solar do verán para usar no inverno? Iso require tecnoloxías completamente diferentes e, sinceramente, aínda non temos excelentes solucións para iso. O hidróxeno é unha posibilidade, pero é caro e ineficiente.
Os retos-mundo reais
O custo segue sendo o desafío número un, aínda que mellorou moito. Unha instalación de batería grande pode custar 300 -400 USD por quilovatio-hora de capacidade. Iso baixou moito, pero aínda é caro cando se fala de escala de utilidade. E as baterías degradan co paso do tempo, non duran para sempre.
Tamén está o problema da cadea de subministración de materiais. Litio, cobalto e níquel-a demanda está a crecer máis rápido do que as operacións mineiras poden manter. E moitos destes materiais proveñen de lugares con prácticas laborais ou estándares ambientais cuestionables. A industria está a correr para atopar alternativas ou desenvolver mellores métodos de reciclaxe.
O permiso e a regulación tamén poden ser un pesadelo. O almacenamento de enerxía é tan novo que moitos lugares non teñen regras claras sobre como conectar estes sistemas á rede, quen pode posuírlos, como deberían ser compensados. Algunhas utilidades ven o almacenamento como unha ameaza para o seu modelo de negocio, outras acéptano.
Despois está o simple problema de física: as perdas de conversión de enerxía. Cando cargas unha batería, perdes algo de enerxía en forma de calor. Cando o descargas, perdes máis. A eficiencia-de ida e volta pode ser do 85-90 % para as baterías de ión-litio, o que é bastante bo, pero iso significa que aínda estás perdendo un 10-15 % da túa enerxía. Para algunhas outras tecnoloxías de almacenamento, as perdas son moito maiores.
Onde van as cousas
O impulso detrás do almacenamento de enerxía é real. As instalacións globais están crecendo exponencialmente. Só en 2023, o mundo engadiu algo así como 50 gigavatios de capacidade de almacenamento da batería-o dobre que o ano anterior.
Estamos vendo innovación en lugares inesperados. As baterías dos automóbiles teñen unha segunda vida útil como almacenamento estacionario despois de que xa non son o suficientemente boas para os vehículos. A tecnoloxía de vehículo-a-rede está en desenvolvemento, onde os coches eléctricos poderían devolver enerxía á rede cando sexa necesario (o teu coche convértese basicamente nunha batería sobre rodas).
O almacenamento de longa-duración é a seguinte fronteira. Existen algunhas ideas salvaxes-de almacenamento de enerxía mediante bloques de gravidade, almacenamento de aire comprimido submarino, almacenamento de enerxía de aire líquido. Algúns destes funcionarán, moitos non, pero a experimentación está a suceder.
A economía segue mellorando a medida que caen os custos e máis lugares poñen un prezo ás emisións de carbono. Nalgúns mercados, o almacenamento xa é competitivo sen subvencións. Iso non era certo hai nin sequera cinco anos.
A liña de fondo
O almacenamento de enerxía non é só un bo--ter accesorio para as enerxías renovables-estáse convertendo no que fai posible toda a transición. Sen almacenamento, só podes engadir tanto solar e vento antes de que a rede se volva inestable. Co almacenamento, o teito é moito, moito máis alto.
Aínda estamos nos primeiros días, a verdade. A tecnoloxía está a mellorar rapidamente, os custos están baixando e estamos descubrindo novas aplicacións todo o tempo. Pero a proposta de valor básica é clara: o almacenamento converte a enerxía renovable intermitente en enerxía fiable e despachable. E iso cambia todo.
A próxima década vai ser fascinante de ver. A combinación de enerxías renovables baratas e almacenamento cada vez máis accesible xa está a perturbar os mercados eléctricos de todo o mundo. Os lugares que eran 100% dependentes dos combustibles fósiles hai cinco anos están a acadar con regularidade o 50%, 60%, incluso 70% de enerxía renovable nalgúns días. Non hai moito que parecía imposible.
Aínda queda moito traballo por facer-tecnolóxico, económico e regulamentario. Pero a traxectoria é bastante clara. O almacenamento de enerxía para sistemas renovables non é só o futuro; estase a converter rapidamente no presente.