Las empresas de servicios públicos u otras que planean instalar sistemas de energía renovable, como los parques solares y eólicos, tienen que decidir si incluir sistemas de almacenamiento de energía a gran escala que puedan capturar energía cuando esté disponible y liberarla bajo demanda. Esta decisión puede ser crítica para elcrecimiento futuro de energías renovables.
Las opciones pueden ser complicadas: ¿un sistema de este tipo se pagaría a sí mismo a través de mayores ingresos? Si es así, ¿qué tipo de sistema tiene más sentido y qué características del sistema son más importantes? Si no, ¿cuánto más barato es el almacenamiento?las tecnologías necesitan ser?
Un nuevo estudio realizado por investigadores del MIT muestra cómo evaluar las opciones tecnológicas disponibles, incluidas las baterías, el almacenamiento hidroeléctrico bombeado y el almacenamiento de energía por aire comprimido, y demuestra que incluso con los precios actuales de estas tecnologías, tales sistemas de almacenamiento tienen un buen sentido económico enen algunos lugares, pero aún no en otros. El estudio, realizado por Jessika Trancik, profesora asistente de desarrollo de carrera de Atlantic Richfield de Estudios de Energía en el MIT, y los estudiantes graduados William Braff y Joshua Mueller, acaba de publicarse en la revista Cambio climático de la naturaleza .
"Los investigadores y los profesionales han tenido problemas para comparar los costos de las diferentes tecnologías de almacenamiento", explica Trancik, "debido a las múltiples dimensiones del costo y al hecho de que ninguna tecnología domina en todas las dimensiones. Las tecnologías de almacenamiento solo se pueden comparar observando elcontextos en los que se utilizarán ". Pero el estudio encontró que, independientemente de las circunstancias particulares en un lugar determinado, ciertas características de cómo fluctúan los precios de la electricidad son comunes en todos los lugares y favorecen algunos tipos específicos de soluciones de almacenamiento sobre otros.
Venta al precio máximo
Por ejemplo, el equipo descubrió que en Texas hoy en día, los sistemas hidroeléctricos bombeados pueden proporcionar un valor agregado hoy para instalaciones solares o eólicas. En estos sistemas, el exceso de energía se usa para bombear agua cuesta arriba a un depósito para su almacenamiento, y luego el agua esliberado a través de una turbina para generar energía cuando sea necesario. El aumento de los ingresos que la planta puede producir, al esperar vender la energía a la red hasta los precios al contado de la electricidad la tasa de mercado en constante cambio que los distribuidores de electricidad pagan a los productores- están en su apogeo, superarían los costos del sistema de almacenamiento agregado.
Además, descubrieron que dicho almacenamiento hidroeléctrico bombeado proporciona más valor que un sistema de almacenamiento que utiliza baterías de plomo-ácido a pesar de que sus componentes de capacidad de energía costarían varias veces más. Esto se debe a que un sistema hidroeléctrico bombeado tiene menores costos de capacidad de energía que el plomo- sistema de batería ácida. La capacidad de energía se refiere a la cantidad total de energía que se puede almacenar en el sistema, y la capacidad de energía se refiere a la cantidad de energía que se puede entregar en un momento dado desde ese sistema. Un sistema de almacenamiento de aire comprimido también podríaagregan un valor comparable al del sistema hidroeléctrico bombeado. Sin embargo, las baterías son atractivas, señalan los investigadores, porque pueden instalarse esencialmente en cualquier lugar y no dependen de características naturales que existen solo en algunos lugares.
Los investigadores señalan que gran parte de la investigación sobre sistemas de almacenamiento de fuentes de energía renovables se ha centrado en utilizar los sistemas para suavizar las salidas intermitentes para que coincidan mejor con la demanda fluctuante. Pero en la práctica, la mayoría de estos parques eólicos o solares se están alimentando a la red, por lo que lo que importa para los posibles inversores es la curva de precios en lugar de la curva de demanda
Sorprendentemente, resultó que a pesar de las amplias variaciones regionales en los precios promedio y la cantidad de variabilidad en la demanda y los precios, "la mejor tecnología de almacenamiento en un lugar también es la mejor en el otro", dice Trancik. "Esto es porquede la similitud entre las ubicaciones en la distribución de la duración de los picos de precios de la electricidad. Este patrón probablemente surge debido a las restricciones impuestas por el ciclo diario y las similitudes en el momento en que las personas van a trabajar y vuelven a sus hogares, y en general cómo pasan su tiempo ".
Si el costo de un sistema de almacenamiento de energía vale hoy en día varía mucho según la ubicación, debido a las grandes variaciones en la frecuencia y magnitud de los picos en el precio y la forma en que los recursos solares y eólicos fluctúan con el tiempo, dice. Pero las características de costo deLos investigadores descubrieron que los sistemas de almacenamiento óptimos son similares en todas las ubicaciones debido a ciertas propiedades comunes y emergentes de las fluctuaciones de los precios de la electricidad.
"Esto significa que estos resultados pueden usarse para informar las inversiones en el desarrollo de tecnología de almacenamiento por parte del sector privado y el gobierno, y pueden informar los esfuerzos de ingeniería en el laboratorio", dice Trancik. "Los resultados habrían sido menos generales y menos útiles paraesfuerzos de desarrollo de tecnología si hubiéramos encontrado que la dirección de la mejora óptima de los costos, el intercambio de la capacidad energética y los costos de la capacidad de energía, era diferente entre ubicaciones ".
Los costos aún deben caer
En este momento, según el estudio, los costos de tales sistemas aún no los hacen lo suficientemente rentables sin el apoyo de políticas para permitir el tipo de adopción generalizada que se necesita para hacer un gran impacto en las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Pero, Trancikdice, este estudio sugiere que la adopción del mercado ya tiene sentido en algunos lugares, y podría impulsarse con un modesto apoyo de políticas públicas, lo que a su vez estimularía la mejora tecnológica en el almacenamiento para alentar un mayor crecimiento. El estudio también proporciona orientación sobre cuánto cuestan los costosde una determinada tecnología deben reducirse para permitir dicha implementación, y qué aspectos del sistema necesitan la mayor mejora, y por lo tanto, donde la investigación debe centrarse. Por ejemplo, proporciona objetivos de costos para varias baterías de flujo que sonen desarrollo.
Para este estudio, el equipo examinó tres estados: Texas, California y Massachusetts. Descubrieron que los sistemas de almacenamiento tienen sentido económico hoy en Texas y California, pero aún no en Massachusetts. Planean ampliar el estudio a más ubicaciones para ver siLas conclusiones generales se aplican más ampliamente.
En un hallazgo algo contradictorio, dicen que a medida que el costo de los sistemas de energía eólica y solar baje, el costo de los sistemas de almacenamiento también tendrá que bajar o ya no serán rentables. Eso es porque en algún momento seríasea más rentable agregar simplemente más capacidad de generación en lugar de más capacidad de almacenamiento. Los investigadores señalan que ahora hay una oportunidad para que el almacenamiento se adopte en el mercado. Pero advierten que los incentivos disminuirán con el tiempo si no se toman medidasahora, y si los costos eólicos y solares caen aún más.
Trancik dice que esta investigación cae en un área a la que se refiere como "innovación dirigida", en la que las decisiones sobre qué áreas de investigación, diseños de tecnología y políticas son más necesarias para lograr objetivos sociales específicos pueden basarse en criterios claramente cuantificables"La idea es utilizar datos y modelos para acelerar el desarrollo de la tecnología energética", dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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