Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) almacenan la energía de distintas fuentes en una batería recargable. El número total de baterías depende de varios factores: el número de celdas por módulo, los módulos por bastidor y los bastidores conectados en serie. Por ejemplo, un BESS puede constar de 5.032 módulos que contengan más de 100.000 baterías de iones de litio.
Cuando se combinan con fuentes de energía renovables, los sistemas BESS desempeñan un papel crucial en la estabilización de la red energética al nivelar los picos de demanda y suministro. También proporcionan una fuente de energía de reserva fiable para las cargas industriales, reduciendo la tensión de la red creada por la demanda de transporte eléctrico.
Este artículo analiza los sistemas BESS, su funcionamiento, sus ventajas y su construcción.
Un sistema de almacenamiento de energía en baterías, normalmente conocido por sus siglas BESS, es una tecnología sencilla que almacena energía eléctrica en baterías a nivel doméstico, industrial o municipal. Este dispositivo aumenta la estabilidad de la red, mejora la eficiencia energética y permite la integración de fuentes de energía renovables.
Un BESS no es precisamente como las baterías que utilizas para alimentar tu linterna o el generador de tu casa, aunque un sistema de almacenamiento podría acoplarse a un panel solar doméstico. Por lo general, estas herramientas están diseñadas como unidades a las que los sistemas informáticos pueden enviar energía para evitar que la red se vea desbordada.
Por ejemplo, la ciudad de San Juan Capistrano ha propuesto construir una BESS comercial en 13 acres de terreno no urbanizado que actualmente pertenece a una iglesia cercana. Si se aprueba, la instalación albergaría baterías de fosfato de litio-hierro y otros equipos que se interconectarían con la cercana línea de transmisión de 138 kilovoltios de San Diego Gas & Electric. La red eléctrica existente enviaría energía eléctrica al BESS para su almacenamiento, que devolvería la energía a la red en momentos de gran demanda.
El Reino Unido ya ha aplicado con éxito este concepto. Los ingenieros de la red nacional del país construyeron un BESS para almacenar la energía generada por un parque eólico marino. Se espera que el proyecto ahorre a los contribuyentes británicos una importante cantidad de dinero y contribuya a la producción neta de carbono cero y a la independencia energética.
Los distintos tipos de BESS incluyen baterías de iones de litio, plomo-ácido, níquel-cadmio y de flujo, cada una de las cuales varía en densidad energética, duración del ciclo e idoneidad para aplicaciones específicas.
Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías convierten la energía eléctrica en energía química durante la carga, la almacenan y la vuelven a convertir en energía eléctrica cuando es necesario. Cuando se controla mediante un software inteligente, el BESS sabe cuándo debe suministrar energía adicional y cuánta necesita.
Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías son cada vez más importantes porque permiten un uso eficiente de las energías renovables, mejoran la fiabilidad de la red y favorecen la transición hacia una infraestructura energética más sostenible y resistente.
Los sistemas BESS ayudan a contrarrestar los efectos del cambio climático reduciendo los picos y caídas de la oferta y la demanda de energía y aprovechando la energía verde para su uso a largo plazo. Esto puede reducir las emisiones de carbono y ofrecer soluciones de bajo coste a los consumidores. Los sistemas BESS también ayudan a reducir el uso de combustibles fósiles al predecir la oferta y la demanda de las centrales de gas natural.
El BESS ofrece muchas ventajas económicas, medioambientales, sanitarias y de seguridad. Los usuarios comerciales pueden gestionar mejor la demanda de energía y reducir el impacto en sus redes, mientras que los usuarios residenciales pueden alimentar sus hogares con energía solar. También pueden acceder a energía de reserva durante los cortes, lo que aumenta la seguridad energética. Otras ventajas de los BESS son:
Gracias a su flexibilidad y adaptabilidad, los BESS pueden utilizarse en diversas aplicaciones de distintos sectores. Estos sistemas funcionan prácticamente en cualquier zona geográfica y pueden optimizarse fácilmente para situaciones específicas, lo que los convierte en una solución versátil de almacenamiento de energía.
El peak shaving es una estrategia que consiste en reducir el consumo de electricidad durante los periodos de mayor demanda (horas punta) para disminuir los costes energéticos y reducir la presión sobre la red eléctrica. Esto se consigue a menudo utilizando sistemas de almacenamiento de energía, como las baterías, para suministrar energía durante las horas punta, evitando así las tarifas eléctricas más altas.
Los BESS contribuyen a reducir los picos de consumo almacenando energía durante los periodos de baja demanda y liberándola durante los de máxima demanda, reduciendo así la necesidad de energía adicional de la red y disminuyendo los costes energéticos.
El suministro continuo de energía garantiza un flujo constante e ininterrumpido de electricidad para satisfacer una demanda constante, evitando interrupciones en el suministro eléctrico. Se basa en una combinación de fuentes de generación, almacenamiento de energía y gestión de la red para mantener el equilibrio y la fiabilidad, incluso en condiciones fluctuantes o con fallos de los equipos, salvaguardando infraestructuras y operaciones críticas.
Los BESS almacenan energía durante los periodos de baja demanda y la descargan durante las interrupciones o de alta demanda, garantizando un flujo eléctrico estable y fiable.
La integración de las energías renovables consiste en incorporar fuentes de energía renovables como la solar y la eólica a la red eléctrica. Este proceso requiere equilibrar la producción de energía variable e intermitente con la demanda, a menudo utilizando tecnologías como BESS y la gestión avanzada de la red para garantizar la estabilidad, la fiabilidad y el uso eficiente de los recursos renovables.
Los BESS almacenan el exceso de energía generada a partir de fuentes renovables como la solar y la eólica y la liberan cuando la producción es baja o la demanda alta. Esto estabiliza la red y permite una mayor dependencia de las energías limpias.
La optimización del autoconsumo implica maximizar el uso de la energía generada localmente a partir de paneles solares dentro de una vivienda o empresa. Esto tiene la doble ventaja de reducir la dependencia de la red y, al mismo tiempo, disminuir los costes energéticos. El BESS desempeña un papel crucial en el almacenamiento de la energía sobrante para utilizarla más tarde durante los periodos de baja producción.
Reducir los costes de electricidad almacenando energía durante los periodos valle y utilizándola durante los periodos punta, cuando las tarifas eléctricas son más elevadas.
Los BESS también permiten un funcionamiento parcial o totalmente desconectado de la red combinando el almacenamiento con fuentes de energía renovables como los paneles solares, un concepto conocido como independencia de la red. La independencia de la red se refiere a la capacidad de un hogar, empresa o instalación para funcionar de forma autónoma de la red eléctrica tradicional mediante la generación de energía in situ, como paneles solares y sistemas de almacenamiento como los BESS, que proporcionan un suministro de energía fiable y autosuficiente.
La gestión de la energía doméstica implica la integración con sistemas domésticos inteligentes para optimizar el uso de la energía y mejorar la eficiencia. Esto incluye el uso de la tecnología para supervisar, controlar y automatizar el consumo de energía en tiempo real, lo que permite ahorrar costes, reducir el derroche de energía y mejorar el rendimiento energético general en entornos residenciales.
Los sistemas de almacenamiento de energía mejoran la estabilidad y la eficiencia de la red mediante diversas funciones.
Al cargarse o descargarse rápidamente, estos sistemas pueden responder a las desviaciones de la frecuencia de la red, garantizando su equilibrio. Esta rápida respuesta ayuda a evitar posibles cortes y mantiene la fiabilidad del suministro eléctrico.
Los niveles de tensión de la red deben mantenerse dentro de unos márgenes especificados para garantizar el correcto funcionamiento de los equipos eléctricos. Los BESS ayudan a suministrar o absorber potencia reactiva y a estabilizar los niveles de tensión. Este apoyo ayuda a evitar caídas de tensión o sobretensiones que pueden causar daños a los equipos o interrupciones del funcionamiento.
La integración de fuentes de energía renovables como la eólica y la solar en la red eléctrica presenta retos debido a su naturaleza intermitente. Los BESS suavizan estas fluctuaciones almacenando el exceso de energía generada durante los periodos de alta producción y suministrándola cuando la generación es baja.
Los fabricantes de BESS ensamblan las celdas de las baterías en módulos, los integran con sistemas de gestión de la energía y los alojan en carcasas protectoras. Cada componente está optimizado para ofrecer eficiencia energética, seguridad y escalabilidad.
Los componentes de las BESS suelen incluir metales como el litio, el cobalto, el níquel, el manganeso y, en ocasiones, el hierro y el grafito, cada uno de ellos elegido para mejorar la densidad energética, la estabilidad y el rendimiento de la batería.
El metal más destacado en las BESS es el litio, utilizado en las baterías de iones de litio y ampliamente favorecido por su alta densidad energética y eficiencia. Las baterías de iones de litio también incorporan cobalto y níquel, que contribuyen a aumentar la capacidad energética y la estabilidad de la batería. El manganeso y el aluminio se utilizan a menudo en los cátodos de estas baterías, contribuyendo a mejorar su durabilidad y seguridad.
El plomo es un metal crucial en las baterías de plomo-ácido, una tecnología BESS tradicional pero muy utilizada, especialmente en aplicaciones en las que el coste es crítico. El vanadio es fundamental en las baterías de flujo redox de vanadio, un tipo de BESS conocido por su capacidad para almacenar grandes cantidades de energía y su larga vida útil, lo que las hace ideales para aplicaciones a escala de red.
El cobre es esencial en los componentes eléctricos de todas las tecnologías BESS, y se utiliza en el cableado y los conectores debido a su excelente conductividad eléctrica. Por último, el hierro está apareciendo en nuevas tecnologías de baterías, como las baterías de flujo de hierro, que se están desarrollando para soluciones de almacenamiento de energía rentables y sostenibles.
Las carcasas de protección para BESS se fabrican normalmente con una combinación de metales elegidos por su durabilidad, resistencia al fuego, resistencia a la corrosión e integridad estructural general. Los principales metales utilizados son:
La chapa de acero galvanizado se utiliza a menudo por su rentabilidad y su resistencia a la corrosión gracias al revestimiento de zinc. El acero inoxidable se prefiere para entornos donde se requiere una mayor resistencia a la corrosión, ya que contiene cromo, que forma una capa protectora. Aluminio es ligero y naturalmente resistente a la corrosión. Suele utilizarse en armarios BESS, donde la reducción de peso es una prioridad. Por último, rollo plano de acero al carbono se utiliza en las partes de la caja que requieren una gran resistencia, pero suele estar recubierto o pintado para evitar la oxidación.
Kloeckner Metals suministra chapasgalvanizadas, de aluminio e inoxidables -además detoda la gama de líneas de productos- para sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS). Estos metales suelen combinarse o tratarse con revestimientos adicionales para mejorar propiedades específicas como la resistencia al fuego o la gestión térmica, que son cruciales para el funcionamiento seguro de los BESS.
Cada metal contribuye a la funcionalidad y eficiencia global de los sistemas BESS, lo que los convierte en parte integrante del almacenamiento moderno de energía.
El coste de un sistema de almacenamiento de energía mediante baterías varía mucho en función de su tamaño, tecnología y aplicación. Diversos factores influyen en los costes, como la geopolítica, los precios de las materias primas y la demanda de los consumidores. En febrero de 2024, los precios medios cayeron de 184 $/kWh a 148 $/kWh, tras un descenso similar en 2023. Con la previsión de que la generación solar supere a la eólica en diciembre de 2025, la necesidad de almacenamiento de energía nunca ha sido mayor ni su futuro más brillante.
Kloeckner Metals es un proveedor de metales de línea completa y centro de servicio. Kloeckner Metals combina una presencia nacional con las últimas tecnologías de fabricación y procesamiento y las soluciones de servicio al cliente más innovadoras.
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