BESS: Battery Energy Storage Systems

El nacimiento de la electricidad se remonta a la pila de Alessandro Volta, desarrollada por el gran inventor italiano entre 1799 y 1800. Era un prototipo del dispositivo que hoy se denomina batería: por tanto, puede decirse que las baterías están en el origen de la historia de la electricidad. Y hoy siguen siendo un elemento esencial del sistema energético mundial en forma de sistemas de almacenamiento de energía en batería: BESS (del inglés, Battery Energy Storage System). ¿Qué son las BESS? Las BESS son sistemas en los que las baterías, individualmente o más a menudo en conjunto, se utilizan para almacenar la electricidad producida por las centrales generadoras y ponerla a disposición cuando se necesite. En una BESS, los componentes fundamentales son los bloques formados por las baterías, pero también están presentes otros elementos: un inversor, que convierte la corriente continua de las baterías en corriente alterna de la red (y viceversa); un transformador, para adaptar la tensión del sistema a la de la red; y por último, los sistemas auxiliares (en particular, refrigeración y contraincendios). ¿Cómo funcionan los sistemas de almacenamiento? La tecnología de las BESS se basa en el uso de almacenamiento electroquímico, capaz de almacenar la energía producida por centrales renovables. Una especie de banco de energía que puede devolver la energía almacenada, haciéndolo a demanda. Se encuentran entre los principales sistemas de almacenamiento de energía. A veces también se denominan sistemas de energía electroquímica para distinguirlos de otros, como los sistemas de energía gravitacional (incluidas las centrales hidroeléctricas de acumulación por bombeo), los sistemas de energía mecánica (incluidos los sistemas de aire comprimido o de volante de inercia) y los sistemas de energía térmica (almacenamiento de energía térmica, TES por sus siglas en inglés). Como en todos los sistemas de almacenamiento, en las BESS la electricidad producida por una central eléctrica o cualquier otra planta de generación –incluso un solo panel fotovoltaico– se almacena y luego se libera en los momentos y horas deseados. La especificidad de las BESS reside en la técnica utilizada para su almacenamiento: dado que la corriente eléctrica es un flujo de cargas eléctricas, una batería se carga acumulando cargas de determinados materiales (llamados electrolitos) en uno de los dos polos, desde donde fluyen luego al otro polo en la fase de descarga. Tipos de baterías Las baterías se distinguen, principalmente, por los elementos químicos utilizados: Baterías de iones de litio: es la tecnología más extendida, eficaz y cada vez más rentable en la actualidad; suelen utilizar litio en combinación con otros materiales, como hierro y fosfato utilizados en las baterías LFP. La investigación más avanzada se centra también en las baterías de litio-azufre. Entre las alternativas al litio, ya se utilizan baterías de plomo-ácido y de sodio-azufre, mientras que otras están en estudio, como las de aluminio-azufre. Una tecnología emergente es la de las baterías de flujo, en las que cambia la dinámica interna: a diferencia de las baterías convencionales, los electrolitos se almacenan en depósitos separados y luego fluyen a una celda central donde reaccionan en la fase de carga y descarga. Las más comunes son las baterías de vanadio, pero la investigación se centra también en los modelos de zinc-bromo y zinc-hierro. Se trata de una solución prometedora, sobre todo por su mayor vida útil. Baterías de estado sólido: mientras que las baterías convencionales y las de flujo utilizan normalmente electrolitos en estado líquido, en este caso están en estado sólido (por ejemplo, materiales cerámicos o sintéticos). Tienen un buen rendimiento, pero siguen siendo caras. Ventajas del almacenamiento en baterías El almacenamiento de energía es uno de los elementos más importantes de la actual transición energética. De hecho, su papel es cada vez más crucial ante el despliegue a gran escala de fuentes renovables intermitentes e impredecibles. Gracias a los sistemas de almacenamiento, la electricidad producida por las centrales eólicas y solares puede almacenarse y liberarse en los momentos deseados: por tanto, puede suministrarse a los clientes en cualquier momento, independientemente de la hora del día y de las condiciones meteorológicas. En la práctica, el almacenamiento es indispensable para permitir la penetración de nuevas fuentes renovables en el sistema energético: es esencial para reducir el uso de combustibles fósiles y, por tanto, las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. La otra gran ventaja de los sistemas de almacenamiento aplica a la red de transporte. La electricidad almacenada permite hacer frente a cualquier desequilibrio entre la oferta y la demanda en el mercado: esto hace que la red sea más estable y reduce en gran medida el riesgo de interrupciones o apagones. De todos los sistemas de almacenamiento, las BESS tienen, ante todo, la ventaja de su rentabilidad: gracias a los rapidísimos avances de la innovación tecnológica, especialmente en el campo de la ciencia de los materiales y la difusión de la producción para el sector del automóvil, los precios de las baterías siguen bajando, al tiempo que aumenta su eficiencia. Además, debido a su diseño modular, las BESS se caracterizan por una gran flexibilidad y escalabilidad: pueden añadirse fácilmente bloques de baterías adicionales a un sistema ya operativo para aumentar su capacidad. Principales aplicaciones Los usuarios más naturales de las BESS son las compañías eléctricas con centrales eólicas y solares. En este caso, las BESS suelen ser grandes, se construyen cerca de los nodos principales de la red de transporte o, a menudo, se instalan directamente en las centrales de generación de energía. Sin embargo, existen muchas otras aplicaciones posibles y cada vez más extendidas. Su crecimiento es constante y también está ligado al fenómeno de los prosumidores (de productor + consumidor), es decir, los autoproductores de electricidad: si, por ejemplo, un particular tiene un panel solar en su casa, una pequeña BESS le permite almacenar el exceso de electricidad producido durante el día para utilizarlo por la noche. También le da cierta autonomía en caso de apagón y la posibilidad de desconectarse de la red. Para las industrias y las empresas comerciales, una BESS aporta ventajas similares, pero con una mayor articulación: una empresa, especialmente las que consumen mucha energía, puede regular las cantidades de electricidad extraídas de la red, por ejemplo para reducirlas en los momentos en que los precios son más altos o, en general, para evitar los picos de consumo. También puede decidir de antemano reducirlas en los momentos de máxima demanda: de este modo, no solo proporciona una mayor seguridad energética, sino que también puede contribuir a la estabilidad de la red al tiempo que garantiza un rendimiento económico a través del mecanismo de respuesta a la demanda. Las BESS también son elementos indispensables para las microrredes (microgrids): las pequeñas redes eléctricas que sirven para producir y distribuir energía localmente (por ejemplo, en grandes fábricas, distritos industriales o urbanizaciones). Además, las BESS son funcionales para las redes inteligentes (smart grids) de distribución de electricidad, porque les permiten recurrir a una reserva en caso de necesidad incluso inmediata. Baterías para almacenamiento fotovoltaico Las instalaciones fotovoltaicas, desde los paneles individuales de los prosumidores hasta los grandes parques solares de las compañías eléctricas, figuran entre los usuarios más naturales de las BESS. Por eso, muy a menudo los proveedores de paneles solares ofrecen paquetes comerciales en los que ya se incluyen baterías para almacenamiento. En la gran mayoría de los casos, se utilizan baterías de iones de litio: son rentables en comparación con otras alternativas (como las baterías de plomo-ácido) debido, principalmente, a una relación mucho mejor entre coste, eficiencia y vida útil. El tamaño de las BESS depende, por supuesto, del tamaño de la planta solar a la que se acopla; por lo general, se elige uno con una potencia un 50-100 % superior a la potencia máxima teórica que es capaz de suministrar la planta fotovoltaica. Impacto económico y social de las BESS Las BESS tienen un impacto muy favorable en el mercado de la energía, ya que son capaces de proporcionar servicios de red y energía en momentos de alta demanda a precios más competitivos que las centrales de generación tradicionales, además de favorecer la flexibilidad del sistema eléctrico y la generación distribuida, características del nuevo paradigma. El antiguo modelo unidireccional, con unas pocas grandes centrales suministrando electricidad a usuarios pasivos, se está transformando en una red multidireccional con muchos productores, actores activos en el mercado: un cambio que marca una época tanto desde un punto de vista tecnológico, como también social. Desde un punto de vista económico, los beneficiarios más inmediatos de las BESS son sus usuarios privados, que ahorran en sus facturas de electricidad y disfrutan de una mayor seguridad de suministro eléctrico: ventajas significativas tanto para la comodidad de los ciudadanos individuales como, con mayor razón, para la competitividad de las empresas. Además, en el caso de las microrredes o comunidades energéticas, las BESS se convierten también en un instrumento de cohesión social. Por último, las BESS tienen un impacto beneficioso para la humanidad desde el punto de vista medioambiental: al favorecer la difusión de fuentes limpias, contribuyen a mitigar el cambio climático y a mejorar la calidad del aire. Por tanto, el papel de las BESS en el sistema energético es cada vez más crucial en términos de sostenibilidad social y medioambiental: para lograr una transición energética justa y segura, es importante que su presencia sea cada vez más generalizada. Y las continuas mejoras en términos de coste y rendimiento auguran con razón que así será.

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BESS: Sistema de almacenamiento de energía en batería

BESS: Sistema de almacenamiento de energía en batería