Invitados:  

Pedro Escobar: Energy Project Coordinator  

Ingeniero especialista en energía crítica 

Conducción:  

Adriana Morantes: Brand and Marketing Coordinator  

El mundo quiere una transición hacia la energía verde, pero ¿por qué esto no se logra en su totalidad? ¿cuál es el problema para ese despliegue masivo de las energías renovables?

Pedro: Un sistema eléctrico interconectado sea de alcance nacional o un Microgrid, cómo se llama, se basa en un principio básico el cuál es el balance entre oferta y consumo energía, de hecho esto va más de allá y el balance debe ser también a nivel de potencia en cada instante de tiempo, que podríamos verlo como el consumo de nuestras cargas a nivel instantáneo. Aquí surgen una preocupación importante con implementación masiva energías renovables, el balance entre energía general consumida, es difícil de garantizar con estas tecnologías en todo momento, cuando me refiero a esta tecnología hablo de energías renovables específicamente eólica y fotovoltaica, por ejemplo, durante la noche envías demanda de energía por parte de los usuarios pero ausencia de sol para generar energía fotovoltaica y de igual manera esto pasa con el viento aunque es predecible de cierta manera, es imposible garantizar la coincidencia, entre la velocidad del viento y la demanda de energía de los usuarios.

Entonces hablamos de dos conceptos que son potencia y energía, ¿son tan diferentes como concepto? ¿qué tan crítico resulta diferenciar en este despliegue masivo de energía renovable?

Pedro: Si, son críticos, son variables y en cuanto a su concepto, se relacionan pero en esencia son muy diferentes. Es importante aclarar, especialmente cuando se están realizando estudios para dimensionar elementos que generan, transportan, o utilizan energía eléctrica, que en general la potencia podemos verla como lo que necesita un equipo eléctrico para funcionar en un instante de tiempo, y por otro lado la energía es, cuánta potencia utilizo en un periodo de tiempo por ejemplo, una bombilla led puede requerir 20 vatios para su funcionamiento en un instante de tiempo instantáneo y consumir un total de 200 vatios horas de energía durante 10 horas, cada una de estas variables impacta de manera crítica en un aspecto de sistemas que estamos diseñando, de esta manera para garantizar que esa bombilla funcione en tu hogar hablando de manera muy simple debemos garantizar dos cosas, básicamente:

1) Ser capaces de transportar 20 vatios por todo el cableado desde una central de generación, transformadores, tablero, toma corrientes, interruptores y todos esos elementos eléctrico hasta tu hogar.

2) Generar la energía que requiere la bombilla para funcionar durante esas 10 horas y la supervisión y garantía de esas dos variables, aunque suena muy simple, puede ser algo bastante compleja realidad normalmente se hace a través de un gran grupo de personas y sistemas de supervisión y control que se encargan de decir cuándo y como aporta energía a un generador a ese sistema interconectado.

Sería muy utópico pensar que ¿algún día el 100% de los sistemas de generación de energía provengan de una fuente renovable es posible o imposible?

Pedro: Bueno ahí la respuesta es sí y no, porque de hecho ya hoy en día hay un despliegue importante renovables desde algo que probablemente no todos, no sean realmente conocido, pero las centrales hidroeléctricas son un tipo de renovables, y actualmente sí son capaces entregar potencia de energía en todo momento, según lo necesita el sistema. En realidad el punto crítico es para que una central por entregar energía y potencia, cómo y cuándo se necesita está debe ser capaz de almacenarla hasta que llegue ese momento, por ejemplo una central hidroeléctrica almacenan energía potencial en su embalse, retenida con una represa, es decir, entre más agua tienes almacenada en esa represa, más energía potencial tiene almacenada y luego las puedes utilizar para convertir la energía eléctrica y aportar al sistema, un grupo electrógeno o cómo se la conoce en algunos países, Latinoamérica planta eléctrica almacén energía potencial de su tanque de combustible, una termoeléctrica almacena energía potencial con carbón u otro tipo de combustible, así podemos ir juntando una tendencia almacenamiento en los tipos energía convencionales para garantizar su disponibilidad, luego de carga del sistema, este ha sido el del desafío real para implementación masiva de la generación de energía fotovoltaica y eólica como fuente primaria en un sistema, y la construcción de microgrid es cómo y cuándo almacenar energía.

¿Cómo almacenan la energía del sol y el viento para usarla cuando más la necesitas en el sistema eléctrico?

Pedro: Bueno, ahí no hemos encontrado aún cómo hacerlo de una forma directa, la respuesta la han encontrado más abajo en el proceso, lo que hace es almacenar energía eléctrica en celdas electroquímicas, juntadas de madera útil en la práctica, son los que llamamos batería.

¿Qué tipo de batería sería, como las que encontramos en nuestro vehículo, nuestro celular o en la computadora?

Pedro: Si de hecho sí, son similares pero estas serían de grado Industrial, de hechos podemos separar las celdas electroquímica como en dos grandes grupos, hay las primaria como las que usas en tu control remoto para tu televisor, que son simplemente de una sola carga, las usas, se descargan completamente y listo, mientras que las otras son las secundarias que admiten múltiples cargas y descargas a lo largo de su vida útil.

Adicionalmente, las tecnologías de celdas electroquímicas más comunes para aplicaciones estacionarias de grado industrial, están basada o están divididas en tres grupos, las de plomo ácidos, la níquel cadmio y litio. La de nuestro vehículo probablemente está basada en plomo acido, de hecho casi en su totalidad en plomo ácido, la de nuestro celular y nuestro computador portátil hoy en día estarían basadas en litio. La familia de baterías de litio, es bastante amplia y aunque su implementación masiva con fines comerciales empezó en los años 90 que de hecho, lo hizo Sony, esta ha evolucionado bastante, la aleación con las que se construyen sus electrodos han variado en el tiempo llegando a incorporar distinto metales como: Cobalto, Manganeso, Hierro, Magnesio y no metales como el Fosforo, la finalidad de hacer estas aleaciones es mejorar su desempeño.

¿Cuál sería entonces el tipo de tecnología más utilizada hoy en día para almacenar energía?

Pedro: Bueno aquí aplica el famoso “depende”, porque esto dependerá en cual aplicación o mercado estamos. Si lo centramos en el mundo de recargables para el uso doméstico, tendríamos distintas variaciones de litio y para uso industrial lo más común es utilizar distinto tipos de baterías basadas en plomo ácido; para sector petrolero su batería favorita son níquel cadmio, porque ellos aprecian mucho la vida útil, y además estas toleran altas temperaturas y confiabilidad. Finalmente para el mundo de las energías renovables y el sistema de almacenamiento a gran escala, estamos una observando una fuerte tendencia al uso de baterías de litio los fosfatos o LFP cómo se las conoce.

¿Qué ventajas tiene usar batería de litio, respecto a otras tecnologías, esto pensando en lo que comentas de la batería LFP, porque son las ganadoras para el desarrollo de grandes proyectos renovables en este momento?

Pedro: El litio presenta cierta ventaja, en primer lugar, es sin duda entre las tres tecnologías, la que mejor densidad energía posee, cuándo hablo de densidad me refiero a que permite almacenar más energía en el menor espacio y peso posible, como ejemplo o como referencia, un sistema de litio puede almacenar la misma energía que uno basada en plomo, pero con una reducción de 50% en espacio y hasta 60% en su peso, además no conforme con eso, tiene mejor vida útil una batería de litio LFP, puede ser usada hasta unas 8000 veces es decir, la puedes cargar y descargar ocho mil veces plenamente cuando en cambio una de plomo ácido puede ser utilizada unas 1000 veces aproximadamente, contar con tal reducción de espacio que además, implica menos costo de alquiler de adquisición de terreno y 8 veces más vida útil es lo que convierte por ahora a las baterías de litio LFP en la mejor tecnología disponible de producción masiva y con mejor precio, por supuesto hay otros tipos de batería que se encuentran actualmente en desarrollo e investigación, pero todavía no han ido masificada.

Hasta hace poco se les considera peligrosas e incluso hubo algunos casos de incidentes con baterías de litio, por favor coméntanos ¿son realmente seguras y sobre todo para aplicaciones industriales?

Pedro: Las baterías de litio tiene su pasado y de hecho han sido conocidas por su problemas de estabilidad, provocando incendios en celulares y en la industria aeronáutica, pero de ese momento hasta ahora, han evolucionado y cada vez cuentan con mejor desempeño y un mejor enfoque en la seguridad, y además es verdad que la batería de litio necesita un sistema supervisor para su carga y descarga, a diferencia de algo más básico cómo son las baterías de plomo ácido, níquel-cadmio, pero esto ya se ha resuelto y no hay razón para dudar de su seguridad.

En la actualidad su implementación, en gran escala, está estandarizada por la IEC y los laboratorios de UL, donde el manejo de calor y crear condiciones que minimicen el riesgo de los activos del clientes son aspectos críticos que están especificados y estandarizados, así mismo un sistema de líquido a gran escala contempla no solamente las baterías y su sistema de cargas y de descargas, también involucra periféricos y sistemas auxiliares para detección y extinción de fuego climatización iluminación e inclusive su condición remoto.

¿Cuál sería el esquema de precio actual de un sistema de almacenamiento basado en litio?

Pedro: Estos precios, de año a año, han disminuido de manera significativa, aunque se han retrasado con la llegada del covid, la verdad es que la industria de las baterías actualmente está alrededor de los $100 por kWh para la celda y alrededor de $137 por kWh de un paquete de batería. Sin embargo como comentaba hace un momento un sistema de racionamiento basado en baterías implica mucho más que solo las baterías, necesita sistemas de conversión, sistemas auxiliares, periféricos protección y medición y entonces de esta manera se aportó sistema que están alrededor de las baterías, de un costo de un sistema integral en un alrededor de los $400 por kWh.

Entendiendo que las baterías de litio son confiables y que además los precios han ido en reducción ahora en el contexto actual ¿qué tan avanzado está el despliegue del almacenamiento de energía usando estas batería a nivel mundial?

Pedro: En esto hay buenas noticias, porque con los incentivos actuales, este tipo de tecnología está despegando y fuerte de hecho, ya en Latinoamérica se ven grandes proyectos para su implementación a gran escala la verdad Latinoamérica tardo.

El sistema más grande actualmente en el mundo 400 MWh y 1600 MWh basado en litio y está instalado en California en Estados Unidos, es el Bistramos Landin Energy Storage Facility. Este sistema lo han ido culminando por fases, ya terminaron las fase 1 y fase 2, su principal función es regresar energía cuando esta más la necesita, y además permite optimizar la tarifa de consumo eléctrico, que podemos destacar que, como decíamos al inicio de esta conversación, este sistema tiene dos variables de diseño en el sistema: potencia de energía. Fíjate que cuando presentamos este sistema y hablamos de 2 variables, decimos que tenemos MW de potencia y 1600 MWh energía almacenada, considerando los 400 MW de potencia instalada, podríamos decir que este sistema es capaz de alimentar unas 200.000 casas de forma instantánea, pero tenemos la limitante de cuanta energía almacena, considerando los 1600 MWh que es capaz de almacenar, esto implica que es capaz unas 2200 casas durante un mes; o si bajamos esta capacidad en tiempo durante un día, es capaz de alimentar unas 70.000 casas, es decir un sistema inmenso.

Y ahora ubicándonos en el futuro ¿hacia dónde crees que apunta toda esta tecnología y qué podemos esperar en los próximos años del almacenamiento del respaldo de energía para los sistemas eólicos y solares?

Pedro: Primero que nada, esperaríamos que se normalice la cadena de suministros de silicio microchips y también en el sector de la fabricación de baterías de litio. En específico, podríamos esperar que las baterías de litio LFP sigan bajando de precio, por la masificación gracias al vehículo eléctrico. Hay ejemplos como Ford, que su vehículo más vendido es una pickup f150, que ahora la están electrificando, entonces la industria automotriz está demandando baterías de litio LFP más que nunca para almacenar energía en los vehículos eléctricos que están lanzando al mercado, y además buscan la energía eléctrica para hacer la carga de estas baterías que están equipadas en los vehículos, entonces todo esto va a llevar a que exista cada vez más demanda por este tipo de baterías y sus sistemas asociados, causando una disminución por tema de economía de escala y alcance en los costos marginales de las baterías de litio.

Entonces el precio por debajo de $100 por KWh para los paquetes de baterías son el siguiente objetivo de la industria, la sostenibilidad es vital hoy en día notando inclusive que industrias como la de Eoilan Gas, que antes se consideraban el polo opuesto de energías renovables, ahora cada vez están más involucradas, como por ejemplo el de Total que ahora se llama Total Energy.

El mundo demanda cada vez más energía, aunque ahora pensando en la sostenibilidad y que en el 2021 cerraremos con un despliegue de sistema de almacenamiento de batería que sea los 10GWh, actualmente esto representa un mercado aproximado de $8.000 millones de dólares al año, que se proyecta ser de $25.000 millones de dólares para el año 2027.

E’KABEL PODCAST RELACIONADOS