Se espera que las fuentes de generación de energía renovable variable (VRE, por sus siglas en inglés), como la solar y la eólica, se conviertan cada vez más en la fuente dominante de electricidad a nivel mundial a mediados de siglo. Con la variabilidad de los ciclos intermitentes de generación de electricidad que proporcionan estas fuentes, el almacenamiento de energía es necesario para garantizar un suministro estable y equilibrado.
Los programas de respuesta a la demanda, las baterías domésticas distribuidas, el almacenamiento del vehículo a la red, las baterías a nivel comunitario y muchas otras tecnologías desempeñarán un papel en el equilibrio de la red dominada por las renovables variables. Junto con estas tecnologías, aumenta la demanda de almacenamiento de energía de larga duración (LDES), que normalmente puede almacenar y enviar electricidad durante seis horas o más.
Un informe de IDTechEx modeliza el crecimiento de los LDES y proyecta un mercado mundial de 223.000 millones de dólares para 2044. Según el informe, este crecimiento del mercado se producirá regionalmente a ritmos diferentes. Por ejemplo, si el estado de California (EE. UU.) alcanza sus objetivos de energía limpia para 2035, tendrá un aumento del 280% en la capacidad de energía renovable en comparación con un valor de referencia de 2023. Otros países y estados de EE.UU. en los que se espera un rápido crecimiento de la implantación de la energía renovable son Alemania, Reino Unido, Italia, Australia, India y Texas, según el informe.
“El aumento de la penetración de la energía renovable provocará periodos más largos en los que no se dispondrá de energía procedente de estas fuentes, por lo que se necesitarán tecnologías LDES para distribuir la energía durante estos periodos más largos”, señala el informe.
Según IDTechEx, una vez que la electricidad de un país o estado procedente de fuentes de VRE alcance aproximadamente el 45% del mix energético, la duración media del almacenamiento de seis horas o más se convertirá en la opción más rentable. Según el informe, este umbral del 45% se alcanzará por término medio en todo el mundo a finales de la década de 2030, aunque se espera que los mercados cálidos antes mencionados alcancen el hito antes.
Aparte del hidrógeno bombeado, que depende de las fuentes locales de agua corriente, las baterías de iones de litio dominan el mercado mundial de almacenamiento estacionario de energía, según el informe. Sin embargo, IDTechEx señala que es poco probable que las baterías de iones de litio tengan unos costes de capital suficientemente bajos para las aplicaciones LDES.
Para reducir el coste por kilovatio-hora, IDTechEx recomienda tecnologías que permitan desacoplar energía y potencia. Las baterías de flujo redox (RFB) podrían desempeñar este papel.
“Para aumentar la capacidad del sistema de las RFB, es posible aumentar el volumen del electrolito y el tamaño de los tanques de almacenamiento, mientras que para aumentar la potencia sólo es necesario modificar el conjunto de celdas”, señala el informe.
Según IDTechEx, el almacenamiento de energía mediante aire líquido (LAES) es otra alternativa que puede ofrecer ventajas económicas a gran escala.
“En el caso del LAES, el tamaño de los tanques de almacenamiento de aire líquido puede aumentarse, mientras que la turbomaquinaria sólo tiene que escalarse en función de la potencia”, explica el informe. “Esto se traduce en una reducción más rápida y no lineal de los costes de inversión (en dólares/kWh) para muchas de estas tecnologías LDES en función de la duración del almacenamiento”.
Otras tecnologías evaluadas en el informe son las de hierro-aire (Fe-aire), las baterías recargables de zinc (Zn-aire, Zn-ion, Zn-MnO2 recargable, Zn-Br), las baterías de alta temperatura/sal fundida, las RFB, (CAES), el almacenamiento de energía por aire líquido (LAES), almacenamiento de energía criogénica / de CO2 líquido (LCES), almacenamiento alternativo y subterráneo de energía hidráulica por bombeo (APHS), sistemas de almacenamiento de energía gravitacional (GESS), almacenamiento de energía térmica y electrotérmica (TES) y (ETES), e hidrógeno.
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