Importancia del almacenamiento para los mercados eléctricos

Junio 2022

En un artículo anterior Almacenamiento y precios de la electricidad. ¿Qué está pasando? Vimos la importancia de la gestionabilidad en la generación de energía eléctrica. Esto era la capacidad de decidir cuándo verter energía a red independientemente del momento del día o las condiciones meteorológicas. La gestionabilidad suponía una ventaja competitiva para la energía hidroeléctrica y el gas natural, que marcaban el precio de venta de la electricidad.

Ahora bien, ¿se imaginan ustedes tener una serie de infraestructuras que permitan esta gestionabilidad de la energía a gran escala? Se acabaría lo de poner la lavadora por la noche, porque el precio de la energía podría ser estable al estar más igualada la oferta y la demanda.
Sin embargo, y aunque esto parezca a veces una cosa muy moderna y vanguardista (baterías de ultracondensadores… wow), es algo que llevamos haciendo toda la vida. En este artículo veremos qué infraestructuras de almacenamiento tenemos en España e intentaremos ofrecer algunos datos para comparar las diferentes tecnologías que conformarán seguramente el mix energético para las siguientes décadas.

Empecemos por el principio… el agua.

Una de las formas más antiguas de almacenamiento energético es el almacenamiento hidráulico en presas. De hecho, en España es la tecnología que presenta mayor implantación con 20.330 MW de potencia instalada.
Bien, veamos ahora qué pinta tiene una central hidroeléctrica. Aquí hay que hacer una diferencia entre los diferentes tipos que encontramos en España. Por un lado, tenemos las típicas instalaciones en embalse, con una presa donde va instalada una turbina. Se aprovecha el agua embalsada que por gravedad baja por el interior de la presa moviendo la turbina. Esta agua sigue después su curso natural. Este tipo de instalación basa su disponibilidad en el nivel de agua del embalse. Si por ejemplo hay un año de sequía y no hay suficiente agua disponible, no se puede usar.

Por otro lado, existe una tipología más interesante desde el punto de vista del almacenamiento son las instalaciones de bombeo reversibles. Aquí se tienen dos embalses a diferentes alturas. De igual manera que en el caso anterior, el agua baja por unas tuberías del embalse superior al inferior generando electricidad. La diferencia estriba en que en este tipo de centrales se puede bombear el agua en momentos de baja demanda de energía del embalse inferior al superior con el objetivo de tener una reserva para los momentos de mayor demanda energética. Con un dibujo se va a entender mejor:

Funcionamiento bombeo reversible [6]

Es tan atractiva esta tecnología que ha hecho al gobierno fijar en el PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima) el objetivo de 6831 MW de bombeo para 2030 y sólo el año pasado se han presentado más de 21 proyectos de bombeo reversible en nuestro país, con la posibilidad de instalar más de 10 GW si se aprovechan las presas ya existentes [1].

Hay que decir que la implantación de plantas de bombeo tiene un LCOS (coste nivelado de almacenamiento, “Levelized cost of storage” si lo quereis decir en “pro”) bastante bajo, sobre todo si lo comparamos con las famosas baterías, que son una tecnología relativamente reciente [3]

Estamos por tanto ante una tecnología más que probada, fiable, gestionable y que también brinda la oportunidad de mejorar la gestionabilidad del recurso hídrico para agricultura, por ejemplo. El gran “pero” es que tiene un impacto ambiental elevado (inundar un valle o hacer un embalse al final no es como desahuciar a una pareja de aguiluchos cenizos de un parque solar, te pongas como te pongas)

Pero hemos dicho que lo que habrá en el futuro será un mix energético, y hay otra tecnología que también tiene cierta tradición en España y que además viene a hacer uso del sol, que en España siempre decimos que nos sobra. Es el almacenamiento térmico.

Esta tecnología consiste básicamente en calentar algo (de la manera que sea) que ese algo mantenga el calor el máximo tiempo posible y luego extraer ese calor para el uso que le queramos dar. En España tradicionalmente hemos instalado el almacenamiento térmico junto con energía termosolar.

En efecto, en España fuimos pioneros (a veces lo somos, a pesar de lo que dijo Unamuno) en la tecnología termosolar. De hecho, contamos con más de 50 instalaciones, equivalentes a más de 2300 MW instalados, y el PNIEC planea llegar a 7.303 MW en 2030.

Un ejemplo de estas instalaciones es Gemasolar, en Sevilla, que está apodada en redes y con mucha guasa andaluza como “el Ojo de Sauron” no sabemos si por el calor que hace en la torre o por el parecido estético.

Estas instalaciones permiten pues aprovechar lo generado durante el día para utilizarlo durante la noche complementando perfectamente a la energía fotovoltaica y resultando una opción muy interesante para la gestionabilidad de la red. No obstante, el hecho de que tenga unos costes muy elevados, un mantenimiento complicado y de que “compita” en espacio por la fotovoltaica, hacen que en España últimamente no se hayan realizado nuevas instalaciones.

Bien, hasta ahora hemos hablado de sistemas probados o con suficiente investigación detrás que sustentan su capacidad y que han sido probados en ambientes reales durante más o menos tiempo. Es momento de echar un vistazo al futuro para ver qué tecnologías pueden tener un peso relevante en el medio plazo.[7]

Estado de diferentes tecnologías de almacenamiento

En la imagen anterior vemos cómo los sistemas hidráulicos de bombeo se catalogan como “tecnología madura” a la derecha en la zona verde mientras que los sistemas de sales fundidas (los térmicos) están en fase de “despliegue”, zona azul. Aquí vemos también como hay varios puntos pertenecientes a la categoría de “almacenamiento electroquímico” que están en fase de despliegue también. Todos los puntos azul oscuro hacen referencia a distintos tipos de baterías. Como se puede ver, hay muchos tipos de baterías diferentes y no es para menos.
Las baterías tienen la enorme ventaja de que son muy flexibles, no solo en cuanto a que son modulares y se pueden poner en prácticamente cualquier sitio, sino en cuanto a que sus tiempos de arranque y parada son muy cortos. Esto permite que estas instalaciones ofrezcan servicios de regulación a la red (regulación de frecuencia, voltaje…)
Hoy por hoy, en los sistemas comerciales ya se están empezando a instalar grandes paquetes de baterías en algunos proyectos, aunque el coste de éstas frena su adopción a gran escala. Esto es algo que se espera que cambie rápidamente.

En conclusión y para terminar:

• El PNIEC ha establecido objetivos muy ambiciosos en cuanto a almacenamiento de energía. Este almacenamiento es esencial para asegurar la solidez de la red y unos precios de la energía razonables (al final, es la ley de la oferta y la demanda: cuanta más energía disponible en un momento, más barato el precio).
• Existen tecnologías muy probadas y baratas para asegurar esta capacidad de almacenamiento como la hidroeléctrica o el almacenamiento térmico. Además en España hay investigación y empresas punteras en estas tecnologías.
• Actualmente se está haciendo un gran esfuerzo investigador por desarrollar nuevas tecnologías y abaratar las ya existentes.

Del resto de sistemas de almacenamiento que no hemos cubierto en este post (volantes de inercia, aire comprimido, H2, gases sintéticos…) me referenciaré a “La historia interminable”: Es otra historia que debe ser contada en otra ocasión.