No descuides la ronda

Apr 06, 2023

El mundo se está moviendo hacia fuentes renovables para la generación de electricidad en un intento por reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Pero la energía eólica y solar no pueden proporcionar un flujo constante de energía las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y los operadores de la red se han dado cuenta de que la nueva generación de electricidad debe combinarse con el almacenamiento para gestionar los períodos sin sol ni viento.

El costo decreciente de las baterías de iones de litio ha hecho que los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) sean más asequibles; sin embargo, el costo de los sistemas de almacenamiento de baterías representa solo el 20%-25% del costo de vida útil de cualquier proyecto. El equipo de energía, el terreno, el trabajo en el sitio, el cableado, el diseño y la gestión de proyectos, la integración de la red, el transporte y otros costos iniciales relacionados representan otro 25%.

COMENTARIO

Entonces, ¿qué constituye el otro ~50%? Las operaciones y el mantenimiento, también conocidos como O&M, representan unos pocos puntos porcentuales. La operación y mantenimiento generalmente incluye los gastos asociados con el mantenimiento, la reparación y la operación de los sistemas de almacenamiento de energía durante su vida útil. El resto proviene del costo de la electricidad para cargar el sistema, que se ve significativamente afectado por la eficiencia de ida y vuelta (RTE) general del sistema.

El costo nivelado de almacenamiento (LCOS) es una métrica utilizada para determinar el costo por unidad de energía descargada de un sistema de almacenamiento de energía. El cálculo generalmente se expresa en dólares por megavatio hora (MWh) e incluye los costos iniciales más los costos operativos divididos por la energía descargada durante la vida útil del activo.

Hay docenas de variables potenciales que se pueden usar para determinar el verdadero costo nivelado de almacenamiento, y diferentes proveedores agregarán, omitirán o ajustarán diferentes para presentar sus productos de la mejor manera. Por eso es tan importante comprender el papel de RTE y el costo de la energía en un sistema de almacenamiento, porque a menudo tienen el mayor impacto. Estos también son componentes que los proveedores con tecnologías de bajo RTE a menudo descontarán (u omitirán por completo).

La eficiencia de ida y vuelta es una medida de la cantidad de energía puesta en un sistema en comparación con la cantidad despachada y se expresa como un porcentaje. Un sistema con un RTE alto (más del 75 %) puede despachar la mayor parte de la energía que se le alimenta. Un RTE bajo indica que el sistema pierde una cantidad considerable de energía, a menudo debido al calor que surge de reacciones secundarias irreversibles o de una alta resistencia interna de la celda. Muchos sistemas de almacenamiento de energía de larga duración tienen RTE por debajo del 50 %, lo que crea una cantidad significativa de desperdicio de energía.

Por ejemplo, las baterías de iones de litio generalmente tienen RTE de más del 90 %. Por el contrario, las baterías de plomo-ácido tienen RTE más bajos de alrededor del 70 %, lo que significa que se pierde aproximadamente el 30 % de la energía de carga. Los RTE para las baterías de flujo pueden oscilar entre el 50 % y el 75 %, mientras que las baterías de metal-aire pueden tener RTE tan bajos como el 40 %.

Si la electricidad utilizada para cargar baterías de bajo RTE fuera gratuita, la eficiencia podría no importar mucho. Pero la electricidad siempre tiene un costo. Algunos podrían argumentar que durante los períodos en los que la oferta supera la demanda, las energías renovables podrían usarse para cargar baterías cuando, de lo contrario, se reducirían. Hay una lógica en eso, pero los períodos de reducción no siempre se pueden predecir.

Incluso si está utilizando electricidad que de otro modo se reduciría, debe asignar un valor monetario. Si una turbina está girando o un panel solar está generando electricidad y un sistema de batería está almacenando esa electricidad, cada componente del sistema está sujeto al desgaste normal, además de protocolos de mantenimiento y reemplazo, todo lo cual tiene costos asociados. Los factores en juego incluyen:

Vida útil de la tecnología y tasa de degradación. La vida útil de un sistema de almacenamiento de energía está determinada por la tecnología y los ciclos. Todos los sistemas de almacenamiento de energía se deterioran con el tiempo, lo que los hace menos eficientes para almacenar y descargar energía. Lo mismo ocurre con las fuentes de generación. Desde la energía solar hasta la eólica, desde las baterías de flujo hasta las de iones de litio, cuanto más se utilicen los componentes, menor será la vida útil y antes será necesario repararlos, reemplazarlos o aumentarlos.

Costos de mantenimiento. Los paneles solares, las turbinas eólicas, los sistemas de baterías, las líneas de transmisión y los equipos de energía deben recibir mantenimiento. Cuanto más se utilicen, más a menudo será necesario reparar o reemplazar los componentes.

El último término de moda en el espacio energético es "almacenamiento de energía de larga duración", o LDES para abreviar. Si bien no existe una definición única de lo que significa el término, el término generalmente ha llegado a describir una tecnología de almacenamiento sin litio que puede proporcionar energía entre 8 y 160 horas a un costo instalado por MW más bajo que las baterías de iones de litio o un estándar. turbina de gas natural.

LDES no se limita al almacenamiento de baterías; Las tecnologías sin batería incluyen aire comprimido, calor latente, volantes y más. De hecho, la energía hidroeléctrica bombeada actualmente representa la gran mayoría de toda la capacidad LDES en los EE. UU. y probablemente permanecerá en esa posición por un tiempo prolongado. Las tecnologías de baterías que se posicionan para el uso de LDES incluyen baterías de flujo, productos químicos a base de zinc, aire metálico, hidrógeno de níquel y más.

Todas estas tecnologías funcionan bien y, en general, son más seguras que las baterías de iones de litio, pero tienen sus ventajas y desventajas. Muchos tienen altos costos iniciales y deben amortizarse en períodos de 30 a 40 años para ser competitivos en costos. Algunos tienen densidades de energía muy bajas, lo que requiere cantidades significativas de terreno para instalaciones por encima de unos pocos megavatios hora. Algunos tienen una tasa limitada y no pueden descargarse tan rápido como se necesita para aplicaciones específicas. Algunos tienen requisitos de ubicación muy restringidos. Y quizás lo más importante, muchos tienen RTE por debajo del 60 %, y algunos tienen un 40 % o menos.

¿Entonces, qué significa todo esto? Ha comenzado la carrera para construir un mejor sistema de almacenamiento, y sin un estándar universal para calcular LCOS, cada proveedor está utilizando un modelo que aprovecha la fortaleza de su propia tecnología. Si está investigando una nueva tecnología de almacenamiento, asegúrese de hacer algunas preguntas cuando aparezcan los números LCOS, como:

¿Cuántos años están calculando cuando se trata de la vida del sistema? Las baterías de iones de litio generalmente tienen que ser aumentadas o reemplazadas entre 10 y 15 años de uso; los proveedores con densidades bajas o costos de instalación altos pueden calcular entre 30 y 40 años para reducir su LCOS mientras toman en cuenta dos o más ciclos de reemplazo para iones de litio.

¿Qué están usando para el costo de la electricidad para cargar el sistema y cómo se compara con sus costos reales? Incluso si solo planea cargar el sistema durante los períodos en los que normalmente reduciría las energías renovables, recuerde que aún hay un costo para operar esos sistemas. Un sistema con un RTE bajo puede terminar teniendo un LCOS mucho más alto incluso cuando paga muy poco por la electricidad.

¿Están incluyendo el costo de la tierra en sus cálculos? Si está instalando una instalación de almacenamiento en un área rural donde la tierra es barata, esto puede no importar tanto. Pero si necesita colocar almacenamiento en o cerca de un área de alto costo de vida, el costo de la tierra (y la disponibilidad) podría ser una de sus principales preocupaciones y definitivamente debería desempeñar un papel en el cálculo de LCOS.

¿Incluyen créditos fiscales de instalación (ITC) o créditos fiscales de producción (PTC) en sus cálculos?Si es así, asegúrese de que los números sean correctos para sus proyectos y que lo mismo se aplique a cualquier otra tecnología que esté evaluando.

—Charla Mukeshes el director ejecutivo de Alsym Energy, una empresa de tecnología que desarrolla una química de baterías recargables de bajo costo y alto rendimiento que no contiene litio ni cobalto.

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