Almacenar energía eléctrica es uno de los procesos más importantes para aprovechar este recurso y se ha convertido en una opción innovadora para el sector energético a nivel nacional y mundial. Por ello, la creación de nuevas formas, tecnologías y sistemas de almacenamiento de energía eléctrica a través de los cuales se pueda aprovechar cada megavatio, ahorrar luz y hacer mucho más eficiente el uso de la energía ha logrado avanzar con paso firme en los últimos años.
El almacenamiento de la energía eléctrica es también sin duda un proceso clave para la transición energética, pues contribuye a nivelar la variabilidad de la producción de energía de fuentes renovables. Asimismo, los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica equilibran el suministro y la demanda de electricidad y mejoran la calidad de la energía mediante la regulación de la frecuencia y el voltaje.
Ventajas de almacenar energía eléctrica
Con base en todo lo anterior, la promoción y el desarrollo de las nuevas tecnologías para almacenar energía eléctrica se están convirtiendo poco a poco en una necesidad para el país. En este contexto, las condiciones del mercado se han hecho más favorables: los costos de la implementación de los sistemas de almacenamiento de energía han disminuido más del 80% tan solo en la última década y los clientes e inversionistas han demostrado que tienen cada vez mayor confianza en los nuevos proyectos de almacenamiento de energía eléctrica.
Además, otra de las grandes ventajas de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica es que son una solución muy efectiva para evitar los apagones que suelen dejar sin energía a millones de usuarios y que son provocados por la alta demanda eléctrica y los eventos climáticos, o que incluso han resultado ser cortes programados para ocurrir en las horas punta del consumo de luz.
Así, almacenar energía eléctrica permite que las industrias no se paralicen y que no haya interrupciones en las operaciones que puedan generarles pérdidas económicas. En este sentido, la instalación de sistemas de almacenamiento inteligentes permite a los usuarios utilizar la energía que almacenan a lo largo del día cuando más la necesitan.
Una gran solución con grandes retos
Sin duda alguna, las expectativas de crecimiento en materia de almacenamiento de energía se han elevado a nivel global, pues incluso las dos economías más grandes del mundo, Estados Unidos y China, han incrementado su capacidad de almacenamiento de energía eléctrica en los últimos años. Sin embargo, el avance en su implementación varía entre un país y otro, de acuerdo con las políticas públicas, la regulación y la rentabilidad de los proyectos en cada uno.
En este sentido, cabe señalar que aún no existe un despliegue acelerado de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica en México, lo cual se atribuye principalmente a la falta de regulación y a la incertidumbre política que existe actualmente en la materia, lo que ha provocado inestabilidad en el sector e incluso genera temor en los inversionistas.
Debido a ello, a pesar de los grandes beneficios que ha demostrado tener el almacenamiento de energía, su despliegue se ha dado con lentitud en el territorio nacional, pues es indispensable que exista una definición legal adecuada para que el almacenamiento de energía eléctrica logre sortear algunos de sus principales retos, como la implementación de los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala, pero manteniendo un buen costo, lo que la hace más competitiva.
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Principales sistemas de almacenamiento de energía
Existen diferentes sistemas y dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica cuya implementación contribuye a que las empresas y las grandes industrias puedan llevar a cabo una gestión inteligente de la energía que utilizan para sus actividades. Los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica aportan un gran valor en la cadena de suministro de energía y, dependiendo de su capacidad, pueden almacenar energía a gran escala o a nivel del usuario final.
Actualmente, existen diversos dispositivos electrónicos de almacenamiento de energía eléctrica para transformar y almacenar energía de manera eficiente. A nivel mundial, la forma almacenar energía eléctrica en grandes cantidades más común a gran escala, y también la más económica hasta el momento, es el bombeo hidroeléctrico. Este sistema de almacenamiento de energía eléctrica genera grandes cantidades de energía limpia con tiempos de respuesta rápidos y es la de mayor capacidad instalada alrededor del mundo.
En una central hidroeléctrica de bombeo se genera electricidad a través del bombeo de agua en horas de menor demanda eléctrica para utilizarla en las horas de mayor consumo eléctrico. Su tecnología es utilizada por las grandes centrales hidroeléctricas, ya que permite almacenar energía durante varias horas.
Otra de las formas de almacenar energía eléctrica es mediante la técnica de aire comprimido, la cual funciona de forma mecánica a través de un motor reversible que almacena el aire del ambiente en cubículos bajo tierra a altas presiones. Esta especie de “caverna” subterránea es construida especialmente para el almacenamiento de la energía eléctrica y, cuando alcanza su capacidad máxima o aumenta la demanda, se extrae el aire comprimido y se usa para producir energía eléctrica.
Otros dispositivos que almacenan energía eléctrica
Por otra parte, existe también un proceso térmico que almacena energía eléctrica al utilizar materiales que retienen la energía y que posteriormente la liberan de forma controlada. En este método se usa la exposición a temperaturas extremas, ya sea muy elevadas o a través de la refrigeración. Esta técnica de almacenamiento de energía aprovecha el calor, al subir o bajar la temperatura de una sustancia.
Otra manera mecánica como se puede almacenar energía eléctrica es por medio de volantes de inercia que consisten en un disco metálico que gira y frena para conservar la energía eléctrica de forma cinética. El disco metálico comienza a girar al aplicarle un par motor y, mientras da vueltas, se frena con un par resistente, con lo que conserva la energía en forma mecánica-cinética.
Asimismo, un dispositivo que sirve para almacenar energía eléctrica en grandes cantidades, con cargas electrostáticas y sin reacciones químicas, es el supercondensador. Estos dispositivos electrónicos que almacenan energía eléctrica pueden cargarse y descargarse en segundos y son ideales para cubrir interrupciones en el suministro o requerimientos de puntas de potencia, pues logran ceder la energía almacenada muy rápidamente y en el momento necesario.
También existen formas de almacenar energía eléctrica mediante pilas de combustible de hidrógeno, que es un almacenamiento químico continuo que se abastece permanentemente desde el exterior. Este método es el más frecuente entre las pilas de combustible que se utilizan para este fin. El hidrógeno suele ser conocido como un “combustible del futuro”, al producir electricidad a través de fuentes de energía renovables, y es posible almacenarlo en contenedores especiales por periodos muy largos.
Baterías para almacenar energía eléctrica
El almacenamiento de energía eléctrica en baterías es uno de los sistemas más innovadores entre los diferentes dispositivos de almacenamiento de energía. Esta plataforma ofrece estabilidad permanente y permite almacenar la energía en compuestos químicos que generan cargas eléctricas. Entre sus principales ventajas se encuentran la rapidez en su capacidad de respuesta, así como la facilidad en su instalación, además de su escalabilidad. Estas baterías pueden ser de ion de litio, plomo-ácido o níquel-cadmio.
¿Cómo almacenar energía eléctrica en una batería?
El uso de baterías de litio para el almacenamiento de energía eléctrica contribuye a hacer más eficiente el consumo de la energía eléctrica, facilita la adopción de energía renovable y tiene un menor impacto al ambiente.
Las baterías de iones de litio funcionan en un número de ciclos de regeneración elevado, con un alto rendimiento y se adaptan a las necesidades energéticas de la industria electrónica de gran consumo. Con el desarrollo de esta tecnología es posible almacenar la energía generada, ya que el litio tiene un alto potencial electroquímico, lo que le permite acumular grandes cantidades de energía con gran eficiencia.
Como ya se mencionó, la reducción en el costo de implementación de esta tecnología ha sido muy relevante en los últimos años. De acuerdo con BloombergNEF (BNEF), entre 2010 y 2018 bajó 85% el costo de las baterías de ion de litio y las proyecciones apuntan a que seguirá reduciéndose cada vez más en los próximos años, hasta llegar a la mitad de su precio en 2030.
Para 2040, según las expectativas planteadas por BNEF, la demanda de baterías será de 4.584 GWh en los sectores de almacenamiento estacionario y transporte eléctrico, lo que representará un impulso sin precedentes para los fabricantes de baterías, para la industria de extracción de litio, cobalto y níquel, además de seguir abriendo el camino hacia la transición energética.
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Quartux: el futuro del almacenamiento de energía eléctrica
Una de las claves para impulsar las soluciones de almacenamiento más allá de la complejidad del mercado eléctrico mexicano es llegar a los consumidores finales. De esta manera, proyectos de almacenamiento de energía eléctrica en el país como Quartux se abren paso en el sector con un alto potencial de impacto. Al operar de manera eficiente y adecuada, y con el compromiso de llevar a cabo los esfuerzos necesarios para crear un sistema confiable, Quartux ha logrado reducir los costos del consumo de energía de los usuarios.
Quartux es una empresa mexicana que diseña, instala y opera sistemas inteligentes de baterías ion-litio. Su proyecto utiliza un software con inteligencia artificial para almacenar la energía eléctrica y producir grandes beneficios económicos para las empresas que utilizan la plataforma, además de ser un modelo altamente escalable. Para brindar mayores beneficios al usuario, su software de control especial permite realizar un respaldo instantáneo de la energía y la regulación de frecuencia.
Es necesario destacar el contexto en se que se desarrolla este proyecto. En México hay más de 100 mil usuarios de energía eléctrica industriales, agrícolas y comerciales, los cuales consumen el 50% de la electricidad del país. A estos grandes usuarios se les suele cobrar el consumo de energía bajo un esquema de tarifas por horario, las cuales se encarecen en las horas pico u horas punta de la CFE, por ser el momento del día en que se consume una mayor cantidad de energía y, al mismo tiempo, cuando el costo de esta es más elevado.
Por lo tanto, la instalación de un sistema inteligente que almacena la energía eléctrica con baterías de iones de litio permite controlar el consumo en horas pico de la CFE y suministrar la energía cargada en los horarios no pico. De esta manera, el usuario final obtiene ahorros significativos y la CFE reduce la carga pico cuando las líneas de transmisión están más saturadas, con lo cual, como se mencionó anteriormente, se evitan apagones y es posible continuar con las operaciones de las empresas e industrias.
¿Cómo funcionan las baterías para almacenar energía eléctrica?
Las baterías de iones de litio son colocadas detrás de los medidores para controlar el perfil de consumo de los usuarios y utilizar la energía almacenada a lo largo del día durante los posibles apagones o en los horarios de tarifas elevadas u horarios pico de la CFE. Esto significa que la energía barata que se genera en los horarios con alta irradiación solar será almacenada de forma eficiente para redistribuirse en las horas de mayor demanda.
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Seguridad y confiabilidad garantizadas
La tecnología de los sistemas de almacenamiento de baterías de Quartux brinda seguridad y confiabilidad al cliente. Además, se trata de una solución de almacenamiento energético que no requiere permisos del Centro Nacional de Control de Energía (Cenace) para su instalación y operación, pues, al instalar los sistemas detrás del medidor, estos solo modifican el consumo, pero no generan electricidad.
Finalmente, tras la instalación del sistema de almacenamiento de energía eléctrica de Quartux, los usuarios tienen la posibilidad de tomar el control de su consumo y monitorearlo en tiempo real.
¿Por qué Quartux es el futuro del almacenamiento de energía eléctrica?
La instalación del sistema de baterías en los medidores es el parteaguas para ver crecer cada vez más los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica en México.
Conforme avance el tiempo, se reduzcan los costos y se logren sortear más desafíos regulatorios y políticos, paulatinamente la tecnología de almacenamiento de energía eléctrica se consolidará hasta crear una red nacional confiable y competitiva que encamine a México al uso eficiente de la energía, con menores costos en el consumo y una mayor integración de las energías renovables.
