Almacenamento en baterías a escala de servizos públicos: significado, custos e dinámica de mercado

Imaxina electrificar unha cidade enteira cunha enorme batería recargable: iso é basicamente o que... almacenamento de batería a escala de utilidade consegue. Durante os períodos nos que os paneis solares xa non captan a luz solar ou o vento diminúe, estes enormes "bancos de enerxía" de baterías toman o control para manter a rede. Esencialmente, as baterías a escala de servizos públicos son sistemas de almacenamento de enerxía conectados á rede que normalmente se miden en megavatios (MW) de poder e megavatios-hora (MWh) de capacidade. Por exemplo, o proxecto a escala de servizo público de Tesla en California foi deseñado como unha planta de 20 MW con 4 horas de almacenamento (80 MWh). É dicir, as plantas a escala de servizo público proporcionan altos niveis de electricidade durante unhas poucas horas, e isto pode facer que as enerxías renovables sexan fiables e garantir que as luces permanezan acesas cando se producen picos.

As baterías a escala de servizos públicos adoitan estar emparelladas con parques solares ou eólicos, ou en subestacións, actuando como "centrais eléctricas virtuais" e amortecedores da rede. Poden venderse como carga cando a electricidade é barata (por exemplo, no mediodía solar máximo) e recuperarse como xerador durante os períodos de demanda máxima. Sorprendentemente, responden moi rápido (en milisegundos), moito máis rápido que a antiga central eléctrica. Nunha frase que lles gusta ás empresas de servizos públicos, as baterías son unha "nova ferramenta na caixa de ferramentas" para os xestores da rede. Nivelan a natureza intermitente do subministro renovable, axudan a regular a frecuencia e a voltaxe e mesmo poden atrasar a construción de novas centrais de pico ao encher o subministro segundo sexa necesario.

Como funcionan os sistemas de baterías a escala de servizos públicos

Esencialmente, estes sistemas constan de miles de módulos de baterías (as de ións de litio son as máis comúns na actualidade) e electrónica de potencia e controis. Un único sistema a escala de servizo público podería ter o tamaño de varios campos de fútbol, con celas en rack montadas unhas enriba das outras e enormes inversores conectados á rede. Tecnicamente, a potencia nominal (en MW) indica canta enerxía subministrará a batería instantaneamente, e a capacidade enerxética (en MWh) indica canto tempo a batería seguirá subministrando esa cantidade. Unha batería de 100 MW e 4 horas de duración subministrará entón 100 MW durante 4 horas (400 MWh en total) antes de ter que recargala. A maioría dos grandes sistemas actuais teñen como obxectivo un almacenamento de 2 a 6 horas, aínda que o mercado está a aumentar o entusiasmo polas baterías de maior duración (máis de 8 horas) para unha flexibilidade aínda maior.

Entre os principais beneficios (e usos) das baterías a escala de rede inclúense:

• Estabilidade e reservas da rede: As baterías poden inxectar enerxía instantaneamente durante cortes de subministración inesperados ou picos repentinos na demanda, como unha copia de seguridade rápida.
• Integración das enerxías renovables: Almacenan enerxía solar/eólica adicional cando a produción é alta e descárgaa máis tarde, literalmente "desprazando o tempo" de enerxía limpa.
• Servizos auxiliares: Ofrecendo regulación de frecuencia, control de tensión e outros servizos técnicos que antes se baseaban en turbinas de gas lentas.
• Axuste de picos e arbitraxe: Vender electricidade fóra das horas punta con baixo custo e recomprar cando os prezos son altos, o que supón un aforro de custos para os clientes e as empresas de servizos públicos.

Estas aplicacións están a facer que as baterías dos servizos públicos paguen o seu peso a través da rede. Por exemplo, en lugar de esperar varios minutos ou horas para acender unha planta de gas, unha batería proporcionará enerxía almacenada en milisegundos. Esta resposta rápida evita apagóns e a enerxía limpa funciona sen problemas.

Sabías que...? Estanse a implantar baterías a escala de servizos públicos en plantas de gas retiradas só para aproveitar a infraestrutura da rede xa conectada: unha forma intelixente de reutilizar cousas vellas.

Custos e tendencias de prezos

Un dos impulsores máis importantes do despregamento das baterías foi a rápida caída dos custos. Hai unha década, as baterías de ións de litio custaban arredor de 1,400 $ por kWh de capacidade de almacenamento; en 2023 iso caera moi por debaixo 140 $ por kWhBloombergNEF calcula que en 2024 o prezo medio das baterías en todo o mundo caeu a arredor de 115 $ / kWh(Para contexto, en 115 $ / kWh, A 100 MWh o sistema trata sobre 11.5 $ millóns só para celas – e en realidade BOS e instalación engaden aínda máis).

Inductores de custos: A diminución dos custos provén da escala de fabricación, da mellora das químicas (como a transición a baterías LFP máis baratas) e das cadeas de subministración competitivas. Para os proxectos de servizos públicos, o custo instalado tamén inclúe inversores, terreos e interconexión da rede ("balance do sistema" ou BOS). Os analistas esperan que eses custos sigan baixando. Por exemplo, Wood Mackenzie calcula que Os prezos medios dos sistemas en mercados como Australia caerán entre un 18 e un 21 % máis por kWh durante a próxima década xa que os custos do BOS e dos módulos de batería diminúen.

• Perspectivas a longo prazo: as análises do sector (por exemplo, NREL e BNEF) xeralmente proxectan caídas continuas de prezos, aínda que as taxas poden diminuír. Mesmo unha perspectiva optimista proxecta quizais un descenso anual duns poucos puntos porcentuais ata a década de 2030, impulsado polas melloras no rendemento e as novas composicións químicas das baterías.
• Variación rexional: China aínda domina a fabricación de baixo custo. De feito, os paquetes de baterías chineses xa estaban por aí 94 $ / kWh en 2024, ou aproximadamente un terzo menos que os custos dos Estados Unidos e Europa. A política comercial e os aranceis poden afectar estas tendencias, pero en xeral, o descenso continúa.

En resumo, o almacenamento en baterías caeu por un precipicio: dende décadas atrás, un nicho de mercado moi caro, ata aproximadamente a mesma orde de magnitude que outros activos da rede eléctrica na actualidade. (Analoxía: é coma se a batería do teu móbil custase 2000 dólares en 2010 e agora custa 50 dólares!) Esta caída precipitada é unha das razóns polas que tantos grandes proxectos están a avanzar.

Mercado global e proxectos que rompen récords

O mercado mundial de baterías a escala de servizos públicos está a prosperar. Ata 2023, o mundo posuía arredor de 85 GW da capacidade de almacenamento de baterías do sector eléctrico, a maior parte de ións de litio hoxe en día. As novas instalacións seguen a bater récords: en 2024 os Estados Unidos instalaron aproximadamente 24 GWh só de almacenamento (un crecemento do 71 % con respecto a 2023). En xeral, Asia-Pacífico lidera o despregamento (máis do 40 % da capacidade mundial), e China aplica máis da metade de todos os usos de baterías no sector enerxético. O desenvolvemento tamén ten lugar en América e Europa, mentres que os mercados emerxentes (India, América Latina e África tamén comezan a investir fortemente.

Megaproxectos: Algúns proxectos xigantescos de baterías chegaron aos titulares. Por exemplo:

• Moss Landing, California: A planta de ións de litio de 300 MW/1,200 MWh de Vistra entrou en funcionamento en 2020, sendo a batería máis grande do mundo nese momento. (A fase II engadiu 100 MW/400 MWh en 2021, un total de 400 MW/1,600 MW).
• Edwards e Sanborn (condado de Kern, California): En 2024, esta planta de enerxía solar con almacenamento alcanzou unha capacidade de batería de 3,287 MWh, a maior instalación coñecida de calquera tamaño. (Ten 875 MW de enerxía solar con 3,287 MWh de BESS).
• Banco de enerxía Nova (California): Cunha finalización por fases, prevista para 2024-25, Nova será un sistema de 680 MW con 2,720 MWh de almacenamento (4 horas de duración). Iso abastecería centos de miles de fogares durante horas.
• Outros exemplos: Xapón, Corea do Sur e China teñen grandes proxectos (a escala de 100–200 MW) e Europa está a construír proxectos piloto de maior duración. Mesmo as baterías de fluxo e o almacenamento por gravidade están a ampliarse (por exemplo, unha batería de fluxo de vanadio de 700 MWh en China).

Dúas das baterías grandes máis coñecidas de Australia son: a Reserva de enerxía de Hornsdale (Australia Meridional, 150 MW/193.5 MWh), desenvolvido inicialmente por Tesla, e o Victorian Big Battery (Neoen; 300 MW/450 MWh)Son exemplos de como as grandes instalacións xa teñen un tamaño comparable ás plantas de gas a pequena escala.

Almacenamento de baterías para básculas utilitarias Desenvolvementos en Australia

Australia tamén adoita ser considerada líder mundial en baterías a escala de rede. Con abundante sol e vento, e unha rede disposta, o país abordou o almacenamento de enerxía con moita misión. A carteira de proxectos BESS de Australia rematou. 40 GW, superando con creces a calquera outro país, segundo informa Wood Mackenzie. Os mercados enerxéticos competitivos de Australia (con prezos máximos elevados e servizos de control de frecuencia de alta rendibilidade) e os incentivos gobernamentais impulsaron este auxe.

Algúns puntos destacados de Australia:

• Construción apresurada: En xaneiro de 2024, entraron en construción case 4 GW de novas baterías a escala comercial, a mesma cifra durante todo o ano 2023. E BloombergNEF estima que a capacidade para baterías grandes aumentará dos 1.7 GW actuais a uns 18.5 GW en 2035.
• Obxectivos do goberno: Cun obxectivo de enerxías renovables de máis do 80 % para 2030, o almacenamento a grande escala considérase unha necesidade. Os incentivos federais e as poxas estatais apoiaron ducias de proxectos.
• Exemplos de proxectos: Ademais de Hornsdale e Victorian Big Battery, Australia tamén conta con Western Victoria (330 MW/1,300 MWh previstos) e outros en Nova Gales do Sur e Queensland. É probable que estes se coloquen xunto con parques solares/eólicos para estabilizar a produción.
• Tendencias nos custos: A nivel local, os analistas prevén que os prezos das baterías baixen substancialmente: Wood Mackenzie prevé que os prezos dos módulos na rexión de Asia-Pacífico (LFP e NMC) baixen aproximadamente un 40 % para 2032, o que levará a que os custos globais do sistema BESS diminúan entre un 18 e un 21 % por kWh.

A Victorian Big Battery (Victoria, Australia) (300 MW/450 MWh) é unha das maiores baterías da rede eléctrica en funcionamento. O auxe das baterías en Australia superou este ano as novas enerxías eólica e solar. Os expertos locais adoitan preguntar: «Canto tempo tardará o almacenamento en baterías en converterse na regra e non na excepción?». Como bromeou un líder dun grupo de expertos nunha xira: «As baterías farán máis traballo pesado do que ninguén pensaba hai uns anos». De feito, a medida que as centrais eléctricas de carbón se apagan, as baterías están a piques de converterse nos novos cabalos de batalla da rede.

Reprodutores de almacenamento de baterías a escala utilitaria

Un mercado moi orientado ao crecemento atraeu a moitos actores. Os principais fabricantes mundiais de baterías e integradores de baterías a escala de servizos públicos son:

• Tesla (EE. UU.): Coñecida polos seus produtos Megapack e proxectos como Hornsdale e Moss Landing. Tesla construíu a reserva de Hornsdale (Australia) de 150 MW e ofrece moitas instalacións de gran tamaño en todo o mundo.
• Fluence (EUA/Alemaña): Fluence, unha empresa conxunta de Siemens e AES, vende solucións BESS a grande escala (por exemplo, a tecnoloxía Gridstack) e conta cunha carteira de proxectos de varios GW.
• Solución enerxética de LG (Corea do Sur): Fornece celas e paquetes de baterías a moitos proxectos BESS en todo o mundo. As súas celas empregáronse en varios proxectos en moitos continentes diferentes.
• Samsung SDI (Corea do Sur): Outro provedor de celas coñecido; implicado en grandes sistemas de almacenamento, como os novos BESS relacionados cos vehículos eléctricos.
• CATL (China): CATL, fabricante líder mundial de baterías por volume, lidera as solucións a escala de rede e afirmou ter contedores de almacenamento de enerxía con degradación cero.
• BYD (China): Batería para Transit e vehículos eléctricos coñecidos; tamén fabrica baterías para proxectos de rede de gran formato (por exemplo, Nova, parte de California).
• Panasonic (Xapón/EE. UU.): Colaborador de Tesla dende hai moito tempo; subministra celas para proxectos de servizos públicos e investiga paquetes de gran formato.
• Siemens Energy (Alemaña): Vende solucións BESS en paquetes (por exemplo, BlueVault) e tamén se dedicou a enerxía hidroeléctrica bombeada e CAES.
• outros: Tamén participan empresas de servizos públicos e empresas de construción, enxeñaría e construción (EPC) como AES (Estados Unidos), NextEra (a través dos seus negocios de baterías), ABB e empresas especializadas (por exemplo, Energy Vault para almacenamento por gravidade).

En xeral, as maiores empresas de enerxía e tecnoloxía do mundo teñen interese no almacenamento en baterías. Unha das razóns polas que os prezos seguen baixando e a innovación está hipercafeinada é a competencia. (A xente do sector bromea dicindo que o "almacenamento en baterías" é o tema máis debatido nas feiras tecnolóxicas, despois da IA!).

Tendencias e o camiño a seguir

• Novas químicas: Aínda que as baterías NMC (níquel-manganeso-cobalto) e LFP dominan o día, estea atento ás baterías máis diversas. Por exemplo, as baterías de fluxo de vanadio e de ións de sodio están a recibir pedidos piloto para unha duración prolongada (ducencias de horas). De feito, China encargou unha batería de fluxo de vanadio de 175 MW/700 MWh en 2024. Alternativas como estas ofrecen menos degradación e unha vida útil aínda máis longa, aínda que ata agora a un custo máis elevado. O mundo tamén está a estudar as tecnoloxías de estado sólido e outras novas.
• Apilamento de fluxos de valor: Hoxe en día, as baterías obteñen ingresos de múltiples servizos (arbitraxe enerxética, resposta de frecuencia, mercados de capacidade, etc.). Os acordos futuros combinarán enerxía solar e almacenamento, servizos de microrredes e mesmo a integración de vehículos eléctricos. Espérase ver máis proxectos "híbridos" (eólica + fotovoltaica + batería ou batería + gas) para optimizar a economía xeral do sistema.
• Dixitalización: O software intelixente está a tomar protagonismo. A xestión de enerxía baseada na nube e os aparellos controlados por IA son unha tendencia crecente, que permite que as baterías maximicen a carga/descarga en tempo real. Non é difícil imaxinar as baterías "comunicando" entre si a través da rede para satisfacer a demanda ao unísono. (Non tardará moito en que a "xestión de frotas de baterías" sexa unha industria real).
• Regulación e política: Os gobernos están a incorporar cada vez máis o almacenamento na política enerxética. A Lei de redución da inflación dos Estados Unidos, o Pacto Verde Europeo e os plans de enerxía limpa de Australia ofrecen créditos fiscais ou incentivos para as baterías. Tamén están a xurdir mellores normas de interconexión e acordos de mercado para fixar o prezo dos servizos de almacenamento rápido.
• Pescozos de botella: Mesmo coa caída dos custos, aínda existen obstáculos. As cadeas de subministración de baterías (litio, níquel, cobalto, etc.) seguen parcialmente agrupadas en Asia. As conexións á rede local e as aprobacións dos reguladores poden frear os proxectos. A aceptación da comunidade (ruído e seguridade) tamén é un problema, aínda que na práctica, as novas enerxías renovables e enerxías alternativas (BESS) non están máis orientadas ao risco que as plantas químicas.

Malia os contratempos, o camiño a seguir está claro: as baterías vanse a por todas. O mundo xa conseguiu o almacenamento a escala de gigavatios e a capacidade de gigavatios-hora está en marcha.

Como dixo un experto en enerxía, «as baterías son agora un activo fundamental da rede eléctrica, non só un complemento de nicho». Resta por ver se iso implica que a rede de 2035 sexa máis unha rede de baterías e enerxías renovables que de carbón e gas. O que está claro é que o almacenamento de baterías a escala de servizo público evolucionou de ser unha novidade a ser a columna vertebral da revolución da enerxía limpa, e a súa historia non fai máis que comezar.