¿Cómo de baratas deben ser las baterías para que las renovables compitan con los combustibles fósiles?

15 October 2019
¿Cómo de baratas deben ser las baterías para que las renovables compitan con los combustibles fósiles?

Los investigadores analizaron lo que se necesitaría para satisfacer la demanda de forma fiable durante 20 años. Descubrieron que para suministrar energía de base a un precio comparable al de una central nuclear sería necesario que los costes de la capacidad de almacenamiento de energía fueran inferiores a 20 dólares por kilovatio hora (kWh).

Los investigadores también estudiaron las implicaciones de permitir que las energías renovables no cubran la demanda sólo un 5% del tiempo durante los 20 años, y que otras tecnologías cubran el vacío. En general, el análisis sugiere que una red construida principalmente en torno a las energías renovables y el almacenamiento de energía podría acercarse al coste de las tecnologías convencionales a medio plazo. Pero, salvo que se produzcan avances tecnológicos sorprendentes, es probable que siga existiendo

una brecha significativa en la relación coste-eficacia que podría frenar su adopción. Teniendo esto en cuenta, las energías renovables combinadas con el almacenamiento de energía podrían proporcionar una ruta viable hacia una red sostenible. Sin embargo, la brecha podría verse empequeñecida por el precio del cambio climático no controlado. con esa brecha podría verse empequeñecida por el cambio climático no controlado, aunque, para 2030, la brecha podría crecer.


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Autor: Edd Gent

Aunque la energía solar y la eólica se están volviendo rápidamente competitivas en cuanto a costes con los combustibles fósiles en zonascon mucho sol y viento,todavía no pueden proporcionar la energía 24/7 a la que nos hemos acostumbrado. En la actualidad, esto no es un gran problema porque la red todavía cuenta con muchas plantas de combustibles fósiles que pueden proporcionar una carga base constante o aumentar la potencia para satisfacer los aumentos de la demanda.

Pero existe un amplio consenso sobre la necesidad de descarbonizar drásticamente nuestro suministro energético si queremos evitar daños irreversibles al clima. Eso significa eliminar la mayor parte de las centrales eléctricas a la carta y con altas emisiones de carbono de las que dependemos actualmente para gestionar nuestra red.

Las alternativas incluyen la ampliación de la infraestructura de transmisión para transportar la energía de las zonas donde sopla el viento a las zonas donde no lo hace, o la gestión de la demanda mediante incentivos financieros para que la gente utilice menos energía durante las horas punta. Pero lo más prometedor es combinarla energía renovable con el almacenamiento de energía para crear reservas para cuando el sol deje de brillar.

Este enfoque es menos complicado que intentar rediseñar la red, dicen los autores de un nuevoartículo en <emJoule>, pero también permite desplazar mucha más energía que la gestión de la demanda. Sin embargo, una cuestión clave que no se ha abordado de forma exhaustiva es el nivel de abaratamiento del almacenamiento de energía para que sea viable.

Los estudios han analizado los costes de almacenamiento para que el arbitraje de energía renovable (el uso de energías renovables para cargar el almacenamiento cuando los precios de la electricidad son bajos y luego revenderlo cuando la demanda y los precios son más altos) sea competitivo en la red actual. Pero ninguno ha estudiado lo barato que debe ser para mantener una red alimentada predominantemente por energías renovables.

Se sabía poco sobre qué costes serían realmente competitivos y cómo se comparan con las tecnologías de almacenamiento que se están desarrollando en la actualidad", dijoen un comunicado de prensa la autora principal, Jessika Trancik, profesora asociada de estudios energéticos del Instituto Tecnológico de Massachusetts."Así que decidimos abordar esta cuestión de frente".

Los investigadores decidieron investigar las dos principales formas de energía renovable, la solar y la eólica. Estudiaron cómo una mezcla de ambas, combinada con la tecnología de almacenamiento, podría utilizarse para desempeñar diversas funciones en la red, como proporcionar carga base, satisfacer los picos de demanda en las horas punta y variar gradualmente la producción para satisfacer la demanda fluctuante.

A diferencia de los estudios anteriores, que por lo general sólo investigan en escalas de tiempo de unos pocos años, analizaron lo que se necesitaría para satisfacer la demanda de forma fiable durante 20 años en 4 lugares con diferentes recursos eólicos y solares: Arizona, Iowa, Massachusetts y Texas.

Descubrieron que para suministrar energía de base a un precio comparable al de una central nuclear sería necesario que los costes de la capacidad de almacenamiento de energía fueran inferiores a 20 dólares por kilovatio hora (kWh). Para igualar a una central de gas diseñada para cubrir los picos de consumo, los costes deberían bajar a 5 dólares/kWh.

Es un objetivo desalentador. Hay algunas tecnologías de almacenamiento que pueden mantener los costes por debajo de los 20 dólares/kWh, como el uso de la energía sobrante para bombear agua hasta la cima de una presa hidroeléctrica o comprimir aire que luego puede utilizarse para hacer funcionar una turbina. Pero ambas cosas ocupan mucho espacio y requieren características geográficas específicas, como montañas o cavernas subterráneas, que dificultan su aplicación generalizada.

A pesar de la rápida reducción de los costes, la principal tecnología de baterías actual, el ión-litio, acaba de descender por debajo de los 200 dólares/kWh, lo que sugiere que las baterías convencionales aún están lejos de poder satisfacer esta demanda. Según los autores, las tecnologías alternativas, comolas baterías de flujo, podrían satisfacer la demanda de costes a medio plazo, pero todavía son en gran medida experimentales.

Sin embargo, los investigadores también estudiaron las implicaciones de permitir que las energías renovables no satisfagan la demanda sólo el 5% del tiempo durante los 20 años, y que otras tecnologías llenen el vacío. En ese caso, las energías renovables más el almacenamiento podrían igualar la rentabilidad de la energía nuclear de base a sólo 150 dólares/kWh, muy al alcance de la tecnología de iones de litio a corto plazo, que se prevé que alcance la marca de 100 dólares/kWh a mediados de la próxima década.

Queda la duda de si las cadenas de suministro de iones de litio, ya limitadas, podrían hacer frente a la demanda necesaria para alimentar toda una red nacional. Los autores también admiten que su análisis no tiene en cuenta el coste de satisfacer el 5% restante de la demanda por otros medios.

En general, el análisis sugiere que una red construida principalmente en torno a las energías renovables y el almacenamiento de energía podría acercarse al coste de las tecnologías convencionales a medio plazo. Pero, salvo que se produzcan avances tecnológicos sorprendentes, es probable que siga existiendo una brecha significativa en la rentabilidad que podría frenar su adopción.

Sin embargo, esa diferencia podría verse eclipsada por el precio del cambio climático incontrolado. Teniendo esto en cuenta, las energías renovables combinadas con elalmacenamiento de energía podrían constituir una vía viable hacia una red sostenible.

 

Autor: Edd Gent

Crédito de la imagen: Fishman64/ Shutterstock.com

Este artículo se publica bajo la licencia Creative Commons CC BY-ND 4.0 yapareció originalmente en Singularity Hub, una publicación de SingularityUniversity.