A medida que más estados en los EE. UU. Presionan por una mayor dependencia de la energía renovable variable en forma de energía eólica o solar, el almacenamiento de energía a largo plazo puede desempeñar un papel importante para garantizar la confiabilidad y reducir los costos de electricidad, según un nuevo artículo publicado porInvestigadores de Caltech.
El estudiante de posgrado Jackie Dowling, que trabaja en el laboratorio de Nathan Lewis BS '77, el profesor George L. Argyros y profesor de química, ha colaborado con Ken Caldeira en la Carnegie Institution for Science y otros para examinar el almacenamiento de energíaopciones y múltiples décadas de datos sobre la disponibilidad de energía eólica y solar. Dowling y sus colaboradores determinaron que la tecnología de baterías actualmente disponible es prohibitivamente costosa para los servicios de almacenamiento de energía a largo plazo para la red eléctrica y que las tecnologías alternativas que pueden almacenar de unas pocas semanas a un mesvalor de la energía durante temporadas enteras o incluso varios años puede ser la clave para construir sistemas de electricidad renovable asequibles y confiables.
El almacenamiento de energía es necesario con energía renovable porque la energía eólica y solar no están disponibles de manera tan confiable como los combustibles fósiles. Por ejemplo, la energía eólica a menudo está en su nivel más bajo durante el verano en los Estados Unidos, que es cuando la red eléctrica se ve afectadala mayoría por la demanda de aire acondicionado en hogares y negocios.
"Esta investigación está motivada por el hecho de que las leyes en varios estados han exigido sistemas eléctricos 100 por ciento libres de carbono para mediados de siglo", dice Dowling, autor principal de un artículo sobre el trabajo. "Dentro de estos mandatos, muchos estados incluyenrequisitos para la energía eólica y solar. Tanto la energía eólica como la solar varían de un día a otro, o incluso de un año a otro, pero una alta confiabilidad es obligatoria para un sistema eléctrico viable. El almacenamiento de energía puede llenar los vacíos entre la oferta y la demanda ".
Dowling analizó los sistemas de almacenamiento de corta duración, como las baterías de iones de litio, y los métodos de almacenamiento de larga duración, como el almacenamiento de hidrógeno, el almacenamiento de aire comprimido y la hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo.
Para ver cómo optimizar el uso de esas tecnologías de almacenamiento al menor costo de energía, Dowling construyó una simulación matemática de cada una e incorporó datos históricos de demanda de electricidad y cuatro décadas de datos meteorológicos históricos resueltos cada hora en los Estados Unidos contiguos. El modelo macro energético, como ella lo llama, revela que agregar almacenamiento de larga duración a un sistema de batería eólica-solar reduce los costos de energía. Por el contrario, el uso de baterías solo para el almacenamiento encarece la energía renovable.
Dowling dice que el gasto adicional asociado con las baterías ocurre porque no pueden almacenar de manera rentable suficiente energía para una temporada completa durante la cual se genera electricidad en cantidades menores. Eso significa que una red eléctrica requeriría muchos paneles solares o turbinas eólicas más costosos para compensary daría lugar a un desperdicio de equipos de generación de electricidad durante gran parte del año.
La tecnología de baterías actualmente disponible ni siquiera está cerca de ser rentable para el almacenamiento estacional, dice Dowling.
"La enorme caída de la energía eólica en el verano en los EE. UU. Es problemática, y las baterías no son adecuadas para llenar ese vacío. Por lo tanto, si solo tiene baterías, debe aumentar la capacidad eólica o solar", dice ella ".El almacenamiento de larga duración ayuda a evitar la necesidad de sobreconstruir la infraestructura de generación de energía y proporciona electricidad cuando las personas la necesitan en lugar de solo cuando la naturaleza la proporciona. Con los costos actuales de la tecnología, el almacenamiento en cavernas subterráneas de hidrógeno verde generado por electrólisis del agua proporcionaría una forma rentableenfoque para el almacenamiento en red de larga duración. "
Otros investigadores han construido modelos de energía renovable, pero el enfoque basado en datos del equipo es el primero en incorporar cuatro décadas de datos históricos de variabilidad solar y eólica, teniendo en cuenta la variabilidad de un año a otro y los episodios periódicos de eventos climáticos raros que afectan la energía.generación, como la eólica y la solar.
"Cuantos más años de datos utilizamos en nuestros modelos, mayor es la necesidad imperiosa de almacenamiento a largo plazo para obtener la confiabilidad que esperamos de un sistema eléctrico", dice ella.
Dowling sugiere que sus hallazgos pueden ser útiles para los encargados de formular políticas en estados con leyes de electricidad 100% libres de carbono y altos mandatos de energía eólica / solar y para otros estados de EE. UU. Que estén considerando la adopción de leyes similares. En el futuro, planea ampliar su investigaciónpara analizar en profundidad las funciones que determinados tipos de almacenamiento de energía, como el hidrógeno o las baterías de flujo redox, pueden desempeñar en los sistemas de energía renovable. Por ejemplo, algunos tipos de baterías pueden servir de manera eficaz como almacenamiento de energía de duración media,dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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