Desde la perspectiva de la energía solar fotovoltaica, la duración nocturna es de un promedio de 16 horas, más larga en invierno y más corta en verano. ¿Cómo podemos cubrir la demanda eléctrica nocturna en un sistema de energía renovable?
Las tecnologías de almacenamiento más importantes, con diferencia, son el almacenamiento de energía hidroeléctrica de bombeo y las baterías, tanto en términos de potencia (GW) como de energía (GWh).
La energía eólica es excelente porque suele soplar de noche. En algunos lugares, la energía eólica y la solar presentan una correlación inversa. Desplazar la carga de la noche al día también resulta útil. La generación hidroeléctrica, geotérmica, bioeléctrica y nuclear despachables contribuye, aunque su uso es reducido o inexistente en la mayoría de los países.
El auge de la energía solar en tejados, los parques solares y los parques eólicos obliga a grandes cambios en el funcionamiento de las redes eléctricas. Normalmente, la generación a carbón y gas se ve limitada por los precios bajos o negativos durante el día y aprende a operar con flexibilidad. La reducción de la energía solar y eólica es frecuente.
Las figuras 1 y 2 muestran la generación promedio de medianoche a medianoche durante 28 días de febrero (finales del verano) en el Mercado Nacional de Electricidad (NEM, por susu iniciales en inglés) de Australia y en el estado de Australia Meridional.
En el NEM, la generación promedio de carbón varió de 16 GW durante el pico vespertino a 10 GW alrededor del mediodía. La mayor parte del carbón se retirará a medida que el NEM avance hacia un 82% de energías renovables en 2030.
En Australia Meridional (Figura 2), el carbón ya se retiró. La energía solar y eólica se encaminan hacia el 100% de la demanda en promedio en 2027. El equilibrio se logra mediante gas, baterías, el comercio de electricidad con los estados del este y la sobreconstrucción de energía solar y eólica, junto con frecuentes recortes de suministro.
En la mayoría de los sistemas de electricidad renovable, se requiere una gran cantidad de almacenamiento para resistir la noche y los días y semanas lluviosos y sin viento.
Las baterías están adquiriendo una importancia creciente debido al despliegue de numerosas baterías de servicios públicos de gran tamaño (normalmente de 2 a 4 horas) y a un amplio programa de apoyo a baterías domésticas. Pronto se dispondrá de suficiente energía de baterías y capacidad energética para cubrir la mayoría de los períodos pico vespertinos y matutinos, lo que moderará considerablemente los precios. El énfasis en el equilibrio se desplaza entonces hacia los períodos nocturnos de alto precio y los días y semanas lluviosos y sin viento.
En términos generales, se requiere un almacenamiento de 16 horas en promedio para cubrir la noche entre dos días soleados. La cobertura para un día nublado requiere 40 horas de almacenamiento, mientras que para una semana nublada requiere 160 horas. Un almacenamiento de esta duración está muy por encima del alcance de las baterías actuales, pero dentro del alcance del almacenamiento por bombeo.
La Figura 3 muestra estimaciones recientes de costos de capital de GenCost para el almacenamiento en función de la duración. Estas estimaciones se utilizan ampliamente en Australia. Al comparar las baterías de servicios públicos en el año 2055 con la energía hidroeléctrica de bombeo, el punto de cruce se sitúa en unas 30 horas de duración.
Sin embargo, la vida útil técnica de la energía hidroeléctrica de bombeo es de 150 años, en comparación con los 20 años de las baterías, lo que desplaza el punto de cruce a una duración mucho menor, dependiendo principalmente de la tasa de descuento supuesta. Se proyecta que el almacenamiento por bombeo de energía hidroeléctrica seguirá siendo altamente competitivo para el almacenamiento nocturno y de mayor duración.
También se muestra la central hidroeléctrica de bombeo Snowy 2.0, que almacena 350 GWh de energía (13 kWh por australiano) con una duración de 160 horas. Su finalización está prevista para 2028 con un costo aproximado de 10 000 millones de dólares (29 dólares/kWh). Snowy 2.0 puede generar 2,2 GW durante 10 horas la mayoría de las noches y recargarse con sol y viento. A lo largo de un año, esto produce 8000 GWh. Cabe destacar que Snowy 2.0 puede generar a plena capacidad durante 160 horas, incluso en una semana ocasional de lluvia y sin viento, con precios elevados. A lo largo de sus 150 años de vida útil, el costo de capital de Snowy 2.0 asciende a menos de un céntimo por australiano al día.
La mayoría de los países y regiones cuentan con numerosas instalaciones que igualan la calidad de Snowy 2.0 y pueden proporcionar almacenamiento a muy bajo costo y con una larga vida útil.
Autores: Prof. Ricardo Rüther (UFSC), Prof. Andrew Blakers /ANU
ISES, la Sociedad Internacional de Energía Solar, es una ONG acreditada por la ONU, fundada en 1954, que trabaja por un mundo con energía 100 % renovable para todos, utilizada de forma eficiente y responsable.
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