Hibridación y almacenamiento: Claves para alcanzar los objetivos del PNIEC

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El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2021-2030 establece unos objetivos muy ambiciosos en cuanto a reducción de emisión de gases de efecto invernadero, de penetración de energías renovables y de eficiencia energética. Para lograr estos objetivos, hay dos elementos claves sobre los que hay que actuar en los próximos años: la hibridación y el almacenamiento.

hibridacion-almacenamiento-nergizo

 

La falta de nueva capacidad en la red

Instalar nuevos parques eólicos o nuevas mega plantas fotovoltaicas a mansalva para alcanzar los objetivos marcados no tiene sentido si no hay una red eléctrica fuerte detrás capaz de absorber esa generación y llevar la energía eléctrica hasta el usuario final sin problemas.

En España, aunque tenemos una red muy mallada y madura, puede que se dé el caso en un futuro de saturación en los nodos de interconexión. Esto es un problema, ya que se tendría que incrementar la inversión en la red de transporte y distribución. Además del coste añadido que esto genera a un proyecto renovable.

La solución a este problema la encontramos en la hibridación. La hibridación consiste en coger un parque eólico, poner paneles fotovoltaicos en la zona o viceversa y aprovechar la infraestructura existente. Esto es posible gracias a que la producción fotovoltaica y eólica suelen ser complementarias: Durante el día y cuando hace buen clima, la fotovoltaica produce y la eólica no tanto. Durante la noche y los días más feos, es la eólica quien produce por encima de la fotovoltaica.

Grafico que muestra la curva de carga de un parque eólico hibridado con un parque fotovoltaico

Las ventajas de la hibridación son muchas, entre las que podemos encontrar:

  • Mayor factor de capacidad del punto de acceso y conexión: Por cada MW nominal de potencia del punto de conexión, hacemos pasar más MWh a lo largo del año, gracias a la complementariedad de las curvas de carga. De esta forma, nos ahorramos crear nuevas líneas o subestaciones, es decir, reducimos el CAPEX.
  • Ahorro en el OPEX de los proyectos: Podemos optimizar el uso de los terrenos, del personal y demás recursos necesarios para la operación y mantenimiento de las grandes plantas eléctricas.
  • Reducción de los tiempos de puesta en marcha: Al estar muchos proyectos estancados por la lentitud en la tramitación de nuevos puntos de acceso y conexión, con la hibridación esto ya no es un problema. El punto está concedido y en funcionamiento con anterioridad.

 

Controlar lo incontrolable

El otro pilar fundamental sobre el que tendrá que sustentarse el PNIEC es el almacenamiento energético. Éste será clave para garantizar un suministro estable, seguro, y más económico.

Los parques eólicos, suelen producir su grueso de energía durante las horas nocturnas, cuando la demanda es menor. En algunas ocasiones, debido a restricciones técnicas y con el fin de asegurar la integridad de la red, se han tenido que parar parques eólicos cuando la producción ha superado a la demanda.

Curva de producción que muestra como la potencia eólica tuvo que pararse para no producir por encima de la generación

En otras ocasiones, cuando la demanda ha sido muy grande, se ha tenido que hacer uso de tecnologías como ciclos combinados para hacer frente a los picos de consumo, con la consiguiente huella de CO2 que tienen.

Para evitar esto, es condición sine-qua-non apostar por el almacenamiento energético.

GRafico que muestra el potencial de combinar una hibridacion con almacenamiento energetico

En la imagen anterior, se aprecia como se podría aprovechar el exceso de producción eólico para ‘aplanar’ la curva, lo que conllevaría una mayor certidumbre en la generación. Además, al incorporar sistemas de almacenamiento, aumentaríamos los ingresos de los proyectos al permitir gestionar a voluntad las horas de producción, acoplándolas con las de mayor retribución económica.

 

Quien guarda, halla

Soluciones al almacenamiento energético hay muchas y diversas. La más conocida y desarrollada es el uso de baterías. Las nuevas baterías de ión-Litio se han abaratado mucho en los últimos años, llegando a precios de 100 USD/kWh.

También tenemos las centrales hidráulicas de bombeo reversible, que aprovechan los momentos de exceso de energía para bombear el agua hasta lo alto de la presa. Cuando es necesario, solamente tienen que abrir las compuertas y ponerse a generar. Esta manera de generar energía verde es muy eficiente, y permite además aprovechar la infraestructura hidroeléctrica ya existente.

Esquema de funcionamiento de una central hidraulica de bombeo

Aunque estos son los dos métodos más comúnmente utilizados para el almacenamiento energético, también hay otras fórmulas que serán claves para avanzar hacia un modelo energético más autónomo, regulable, seguro y económico.

Por ejemplo, tenemos el Hidrógeno Verde, dirección hacia la cual se sitúan gran parte de los fondos europeos en i+D+i. También encontramos el almacenamiento por gravedad sin agua, que es básicamente lo mismo que una central de bombeo reversible, pero utilizando ladrillos gigantes o rocas que las hacemos subir o bajar en función de nuestra necesidad.

Esquema de funcionamiento de generación de hidrgeno

En definitiva, si queremos conseguir los objetivos del MITECO, o al menos acercarnos, tendremos que pasar por el aro y ser capaces de adaptar la infraestructura existente en pro de optimizar costes.

El almacenamiento energético será fundamental, eso sin duda. Si bien es cierto que económicamente aún no es un sector maduro, puede que sea necesario dotarlo de un empujón gubernamental con el fin de generalizar su utilización tanto a pequeña como a gran escala. De esta forma, invirtiendo hoy obtendríamos una tecnología mucho más asequible mañana.

20 comentarios en «Hibridación y almacenamiento: Claves para alcanzar los objetivos del PNIEC»

  1. Siempre que la gente piensa en almacenar energía lo hace pensando en las baterías porque es lo que tocamos en el día a día a pequeña escala cuando necesitamos almacenar energía en un entorno dinámico (en los smartwatches, en los smartphones, en los coches, etc), pero tal y como se dice en el artículo, las centrales de bombeo reversibles tienen un potencial enorme que hay que explotar al ser más ecológicas que las baterías.

    Buen artículo!

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    • Hombre, las centrales de bombeo generan energía con pocas emisiones, pero hay que tener en cuenta que la energía consumida para bombear el agua al embalse superior proviene del sistema, y por lo tanto tiene asociadas unas emisiones.
      Por otro lado, el impacto ambiental de crear una central de bombeo es BRUTAL, piensa que tienes que horadar la cima completa de una montaña para generar el embalse superior, y eso suponiendo que el inferior lo tienes ya construido.
      Finalmente te diré que había un documento (ahora no recuerdo dónde lo vi) que indicaba que las ubicaciones potenciales para crear nuevas centrales de bombeo en la península estaba agotado

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    • Además de todo lo que han dicho los compañeros, para las centrales de bombeo hace falta materia prima: agua, que en España hay cada vez menos.

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    • Bon dia El Ujiense!!! 😉

      Muchas gracias por su comentario

      Los sistemas de almacenamiento en sales fundidas se utilizan en centrales de generación de energía térmica, como por ejemplo CSP (Concentrated Solar Power) o sistemas con torre central.

      En España somos punteros en este tipo de tecnología, acaparando casi la mitad de la potencia instalada a nivel mundial. Aunque los Estados Unidos vienen pisándonos los talones.

      En sí, los sistemas de sales fundidas son muy parecidos a las baterías convencionales. En este caso, es una diferencia de temperatura y no de potencial lo que provoca una reacción térmica. Se trata de sales como el nitrato de sodio y potesio que por encima de cierta temperatura funden y se hacen líquidas. Una vez líquidas, podemos aumentar su temperatura hasta los 600 ºC.

      Cuando se necesita recuperar la energía, se hace pasar las sales por un intercambiador de calor, que calientan agua para el aprovechamiento de la energía mediante un ciclo de Rankine. De esta forma, este tipo de centrales producen a demanda y conseguimos una gran gestionabilidad y control sobre los MWh exportados a red

      Un saludo!!

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  2. Me sorprende el éxito del hidrógeno en las últimas propuestas, cuando siempre había leido que la relación entre la energía necesaria para producir el hidrógeno frente a la obtenida al usar dicho hidrógeno posteriormente era muy mala. ¿Ha cambiado esto?

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    • Mario, estoy contigo…. varios expertos no ven futuro al hidrógeno como sistema de almacenamiento energético debido a su muy baja eficiencia. Se requiere energía para generarlo, comprimirlo, transportarlo y volverlo a convertir en electricidad….. la eficiencia con la tecnología actual no supera el 60% cuando la eficiencia de las batería Li es superior al 90%….

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      • Hola David, Mario,

        La eficiencia es algo que la propia tecnología va puliendo con los años… Los primeros aerogeneradores, no tenían ni de lejos la eficiencia que tienen ahora. Por no hablar de los primeros módulos fotovoltaicos. Todo proceso tecnológico tiene una curva de aprendizaje que puede ser más lenta o más rápida.

        Lo que no podemos perder de vista es el concepto. El concepto, y me da igual que se llame Hidrógeno o Amoniaco, es el hecho de almacenar energía y que además sea transportable. Con el Hidrógeno van por ahí los tiros y yo creo que se va por buen camino.

        Y no os quepa duda de que cuando vaya cogiendo forma, será Hidrógeno Verde y no gris, azul o negro. Podremos aprovechar el exceso de generación renovable, que si ahora ya hay momentos del día que es una realidad, en el futuro aún más, y gestionarlo a demanda
        Y ojo, con esto no quiero decir que el litio vaya a quedar desplazado ni mucho menos. Son dos conceptos diferentes, el litio quedará para pequeña escala y el Hidrogeno en mi opinión para las grandes infraestructuras

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  3. A nivel domestico y pensando en las nuevas tarifas de la luz, quizas de aquí a un par de años o tres que las baterias de litio bajen algo mas de precio, puede ser que sea igual de interesante poner una bateria en una casa para almacenar por la noche y descargar durante el día que poner placas solares, sobre todo si vives en un sitio que la orientación no es la idonea o en un piso, no estoy muy puesto en lo que puede costar ahora mismo una batería de litio (precio Kwh) pero te ahorras mano de obra de la instalación y el papeleo para legalizarla, además de que puedes bajar bastante la potencia en horas punta con el consiguiente ahorro porque vas a tirar de la batería, yo por ejemplo con una batería de 8-10 kwh tendría suficiente para las horas punta de entre semana y practicamente nos estamos ahorrando unos 15 céntimos por kwh, facil ahorras un euro o mas al dia. Alguien que sepa un poco de baterias me puede decir a que precio puede andar ahora mismo una batería de por ejemplo 10 kwh?

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    • José, aquí tienes un ejemplo de precio de batería:
      https://shop.tecsostenible.com/baterias-de-litio/2235-bateria-de-litio-weco-de-50-kwh.html

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      • Gracias, unos 550 € kwh, después de escribir mi mensaje me he metido a mirar y he visto esta
        https://autosolar.es/baterias-litio-48v/bateria-litio-24kwh-pylontech-us2000-48v

        363 € kwh, no tengo ni idea si serán comparables o si tendrán distintas caracteristicas, la que he puesto yo dice que tiene 10 años de garantia y 4500 ciclos de carga y descarga, si nos vamos a algo menos 4000 ciclos si nos ahorramos por cada kwh 0,16 céntimos iva incluido mas o menos me sale un ahorro en toda la vida útil de la batería de 640 € el Kwh asi que amortizamos mas o menos a la mitad de su vida útil, creo que no está mal. sobre todo porque se supone que en los proximos años bajaran bastante de precio y si ya ahora se amortiza a la mitad de su vida…

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    • En el caso que indicas, no tiene sentido el litio, por el peligro de incendio y que es una tecnología cara.
      Dado que en un edificio ni el espacio ni el peso de las baterías sería un problema es mejor baterías más duraderas y baratas que el litio. Creo haber leído que el Ferro niquel es buena opción.

      A ver si alguno de los lectores que sepa más que yo, nos puede orientar si sería rentable la inversión en baterías hoy en día, con el consumo medio que puede tener un piso. Para como dice Jose P, aprovechando la valle para cargarlas y usar la energía cargada en punta o llano.

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    • Hola Jose, los amigos de Ampere Energy hacen eso, una batería que se carga por la noche y descarga por el día.

      https://ampere-energy.com/es

      Yo creo que ahora con la nueva tarifa 2.0td las cuentas van a salir muy muy bien para este tipo de inversiones, como bien dices en tu mensaje. También creo que con esta tarifa, el autoconsumo conectado a red y CON y SIN baterías va a despegar definitivamente en España

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      • permiteme que dude sobre tu afirmación “con la nueva tarifa 2.0td las cuentas van a salir muy muy bien” ten en cuenta que habrá 10 horas menos de horas valle con la nueva tarifa que con la actual…. y que la policía no es tonta

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      • Estoybde acuerdo. Hasta ahora no era rentable, pero con la “td” con esos precios en punta, las baterias en casa van a ser (para bien o mal) bastante frecuentes

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  4. Pues lo de poner una planta FV junto a una planta eólica no me parece una buena solución. Es verdad que la producción de ambas se complementan bien (como muestra el gráfico), pero hay que tener en cuenta los problemas:
    – Veo muchos molinos en zonas de difícil acceso. Encarecería el coste de esas plantas FV.
    – Las plantas FV no tienen impacto acústico ni estético. Deberían estar lo más cerca posible de los puntos de consumo, o al menos en sitios con el suelo barato y de fácil acceso.

    Creo que la idea se debería aplicar a nivel de sistema, no de plantas individuales. Que el ministerio o REE se encarguen de que la potencia eólica instalada sea equivalente a la potencia solar instalada.

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