INFORME DE INVESTIGACIÓN

Resumen

Resumen

  • Nuestro estudio explora cómo se está desarrollando la transición energética en el oeste de Estados Unidos y el papel del almacenamiento para ayudar a proporcionar flexibilidad a la red.
  • En colaboración con el Laboratorio de Energías Renovables y Apropiadas (RAEL) de la Universidad de California, hemos evaluado cuatro escenarios hasta llegar a la red cero.
  • Descubrimos que los escenarios que se basan en importantes energías renovables son los más rentables, y que el almacenamiento de energía tiene un papel fundamental.
  • Identificamos tres imperativos que pueden ayudar a derribar las barreras y fomentar la adopción del almacenamiento de energía, además de recomendaciones para las partes interesadas.


El camino hacia la red cero

La transición hacia un futuro sostenible con bajas emisiones de carbono está en marcha. En Estados Unidos, cada vez más estados y empresas de servicios públicos están estableciendo ambiciosos objetivos de energía y electricidad limpias. La forma que adoptará la transición aún se debe determinar. El almacenamiento de energía se ha convertido en un elemento fundamental, dada su capacidad para nivelar la variabilidad de la producción de electricidad, lo que a su vez puede aumentar la fiabilidad y la estabilidad de la red.

En colaboración con el Laboratorio de Energías Renovables y Apropiadas (RAEL) de la Universidad de California en Berkeley, realizamos un estudio para entender cómo se está desarrollando la transición en la región occidental de Estados Unidos y, más concretamente, el papel del almacenamiento de energía para aportar flexibilidad a la red.

Nos reunimos con el profesor Daniel Kammen, Director del Laboratorio de Energías Renovables y Apropiadas (RAEL) de la Universidad de California, Berkeley, para analizar las conclusiones del informe.

Hemos utilizado la capacidad de modelamiento del funcionamiento y la expansión de la capacidad del sector de los servicios públicos de RAEL (SWITCH), junto con nuestra propia investigación y experiencia en almacenamiento de energía, y hemos evaluado cuatro escenarios para llegar a la red cero en la región del Consejo de Coordinación Eléctrica del Oeste (WECC).

1. Escenario de referencia: Negocio habitual (costos BAU) para alcanzar las cero emisiones en 2050.

2. Escenario Sunshot: Energía solar de bajo costo para conseguir cero emisiones en 2050.

3. Escenario Sunshot acelerado: Energía solar de bajo costo y una vía acelerada para conseguir cero emisiones en 2040.

4. Escenario Sunshot + Baterías de bajo costo: Energía solar y almacenamiento de baterías de bajo costo para conseguir cero emisiones en 2050.

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Hemos comprobado que no sólo los escenarios que se basan en una penetración significativa de las energías renovables son los más rentables, sino también que el almacenamiento de energía desempeña un papel fundamental en estos escenarios.

Aunque se han dado pasos positivos para fomentar la adopción del almacenamiento de energía a través de la política reguladora y los incentivos de mercado, siguen existiendo barreras.

Hasta la fecha, gran parte de la atención se ha centrado en las baterías de corta duración, de hasta cuatro horas, y se necesita más investigación y desarrollo (I+D) para apoyar la comercialización de opciones de almacenamiento de mayor duración. Además, la obtención de ingresos por el despliegue de baterías se ha limitado a la participación en el mercado de la energía y los servicios auxiliares. Esto hace que la justificación comercial de las baterías sea difícil de conseguir y limita su implantación.

Situación actual: California y CAISO

Para comprender lo que el sector eléctrico puede hacer para apoyar el papel clave del almacenamiento de energía en el camino hacia la red cero, debemos entender la situación actual en la región occidental de Estados Unidos.

La ISO de California, el único operador independiente de la red del oeste de Estados Unidos, gestiona más de un tercio de la carga del oeste, incluido el 80% de California y partes de Nevada. CAISO ha sido líder en la incorporación de las energías renovables a la red en apoyo de las normas de la cartera de renovables de California. El crecimiento de las energías renovables en la huella de CAISO ha provocado varios problemas operativos. El más notable: la "curva de pato" de la carga energética, un gráfico que muestra la diferencia entre la demanda de electricidad y la cantidad de energía solar disponible a lo largo del día. La curva de pato es el resultado de la sobreoferta de generación al mediodía por las altas cantidades de energía solar, lo que lleva a desequilibrios de oferta/demanda en el mercado, deprimiendo los precios del mercado y afectando a la fiabilidad de la red.

Debido al exceso de oferta de renovables y a la variabilidad de la energía solar, a los operadores de CAISO les ha resultado difícil equilibrar eficazmente la oferta y la demanda de energía. Lo que se necesita: recursos de generación adicionales para satisfacer los picks de demanda y la rampa asociada que supone un riesgo para la estabilidad de la red. A medida que se conecta más energía solar, la red pasa de ser una que gestionaba la generación sincrónica central a una con más energía solar distribuida, basada en la electrónica de potencia, lo que aumenta la necesidad de servicios de regulación.



Incluso con una inversión sustancial en la obtención de recursos renovables, CAISO importa más de una cuarta parte de sus necesidades de electricidad de los estados circundantes. Esta dependencia supone un riesgo durante los meses de verano, cuando las condiciones climáticas de calor extremo pueden limitar la capacidad de la ISO para extraer energía de las otras regiones. El enfoque de CAISO para superar estos desafíos e integrar las energías renovables ha incluido cambios en el funcionamiento del sistema, la expansión del EIM, una gestión más flexible de la carga y la generación de carga base y el uso de almacenamiento para contrarrestar la variabilidad. El sello de sus acciones se ha centrado en el almacenamiento de energía.

El esfuerzo progresivo de CAISO en el desarrollo de políticas y cambios en el diseño del mercado para incorporar las capacidades únicas de los recursos de almacenamiento de energía, a la vez que proporciona una compensación justa, es un factor importante por el que CAISO es un entorno tan atractivo para el despliegue del almacenamiento.

Impulsar la optimización comercial y de activos del almacenamiento

En lo que respecta al almacenamiento de energía hasta la fecha, las baterías han dominado el mercado. Ofrecen una flexibilidad inigualable para hacer frente a la variabilidad adicional inherente a las energías renovables, ayudando a mantener la estabilidad de la red. Su capacidad de actuar tanto como recurso de generación como punto de demanda de energía, y la velocidad a la que pueden responder a las señales operativas, les permite proporcionar una amplia gama de servicios, incluyendo la reducción de picks de carga, el cambio de carga, la respuesta a la demanda, la reserva de capacidad/adecuación de recursos y los servicios auxiliares.

La siguiente figura visualiza los servicios clave que puede proporcionar el almacenamiento en baterías y que se apilan para proporcionar flujos de valor múltiples para los sistemas de almacenamiento en baterías: energía y capacidad, servicios auxiliares, servicios de infraestructura de transmisión, servicios de distribución y servicios de gestión del cliente/uso final.

Diagrama con descripción detallada de cada tipo de servicio ofrecido.

Grupos de valor de almacenamiento en baterías

La capacidad de desplegar el almacenamiento de baterías en parques solares o eólicos aumenta las oportunidades de ingresos de cada activo, mientras que el despliegue de almacenamiento en sitios de activos abandonados reduce significativamente los costos relacionados con la interconexión. El almacenamiento en baterías también se está desplegando como activos del sistema de transmisión para abordar las ineficiencias de la red o los focos localizados de congestión que, de otro modo, requerirían costosas inversiones en infraestructura.

Hasta la fecha, sin embargo, el aprovechamiento de esta oportunidad se ha limitado a la participación en los mercados mayoristas, y más concretamente a la participación en la energía y los servicios auxiliares. Las principales áreas de oportunidad son las siguientes:

  • El arbitraje de energía en función del tiempo.
  • Servicios auxiliares (principalmente servicios de regulación y, en segundo lugar, servicios de reserva).
  • Arbitraje de energía frente a servicios auxiliares.
  • Arbitraje de liquidación del mercado (en el día y en tiempo real).

Facilitar el camino hacia la red cero

El punto de partida describe el papel limitado que desempeña actualmente el almacenamiento en la WECC, lo que pone de manifiesto una importante laguna frente al potencial del almacenamiento para apoyar el camino hacia la red cero. Hemos identificado tres imperativos para que el sector eléctrico disminuya esta brecha.

  1. Reexaminar las estructuras reguladoras y de mercado para apoyar e incentivar mejor el despliegue.
  2. Invertir en capacidades digitales para optimizar el almacenamiento.
  3. Integrar el almacenamiento en un marco de sistema más amplio para acelerar el camino hacia la red cero.

Implicaciones para los participantes en el mercado

Recomendaciones para los reguladores

Una política eficaz es fundamental para lograr la red cero en los plazos necesarios para evitar impactos climáticos irreversibles. Aunque los reguladores deben evitar elegir "ganadores", deben tratar de entender en qué punto del camino hacia la red cero se encuentran, cuáles son las palancas con mayor impacto y dónde invertir. A esto debería seguir una inversión continua en I+D, así como un diálogo continuo con los operadores de sistemas, las empresas de servicios públicos y los propietarios de activos para comprender los desafíos actuales y promulgar políticas de apoyo.

Deberían buscar formas de crear más flexibilidad para que los distintos tipos de activos, incluido el almacenamiento, participen en el mercado y trabajar para simplificar y estandarizar la normativa de permisos y despliegue. Estos esfuerzos podrían impulsar significativamente la creación de las condiciones de apoyo adecuadas para acelerar la adopción y el despliegue del almacenamiento.

Recomendaciones para los operadores de sistemas

Los operadores de sistemas tendrán que rediseñar un sistema de energía variable con mayor capacidad de recuperación. Deben tener clara su visión de la red futura y las implicaciones arquitectónicas. El almacenamiento tiene un papel importante en este sentido y los operadores de sistemas y los reguladores deberían trabajar juntos para crear flexibilidad para que una serie de activos participen en el mercado. Más allá del almacenamiento, y teniendo en cuenta las palancas que necesitarán los operadores de sistemas para lograr la red cero, también deberían elaborar estrategias digitales integrales para apoyar la optimización del sistema al menor costo.

Recomendaciones para las empresas de servicios públicos y los propietarios de activos

Las empresas de servicios públicos y los propietarios de activos están en la primera línea del despliegue del almacenamiento. Deberían seguir explorando nuevas oportunidades y casos de negocio para que el almacenamiento desarrolle su potencial tecnológico y compartir estos aprendizajes a medida que vayan surgiendo. Estos éxitos, las lecciones aprendidas y los desafíos en curso crearían una fuente de estudios de casos de la industria de la que los reguladores, operadores de sistemas y otras empresas de servicios públicos o propietarios de activos podrían aprender para acelerar el ritmo del cambio.

Para mejorar los ingresos de sus despliegues, las tecnologías digitales serán clave, permitiendo a las empresas de servicios públicos y a los propietarios de activos mejorar las estrategias individuales de participación en el mercado y las estrategias integradas de activos.

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