Si prefieres ver la web siempre en español, haz click aquí.
El mix d'emmagatzematge perfecte: bombament, bateries i hidrogen verd
Una característica que determina el funcionament del sistema elèctric és que la producció renovable és variable. Un mix de tecnologies d'emmagatzematge equilibrat és fonamental per solucionar aquest repte i abordar la transició energètica. Quina és la combinació més adequada? I quina mena de projectes estan marcant el futur de l'emmagatzematge energètic a Espanya?
Per José Casas Marín
La transició energètica no pot esperar. En el context actual, la Comissió Europea, a la seva comunicació REPower EU, té posat el focus a reduir i mitigar la dependència energètica dels combustibles fòssils i accelerar el desenvolupament d'energies renovables, fonamentalment eòlica i fotovoltaica.
El repte principal és com integrar la variabilitat de la producció renovable dins del patró de consum d'electricitat. La generació renovable es caracteritza per cicles marcats que no sempre són fàcilment previsibles i no són gens gestionables. A més del cicle diari de la fotovoltaica, l'eòlica es caracteritza per nivells elevats de producció durant diversos dies consecutius amb fort vent, seguits d'altres períodes de producció molt baixa; a més, totes dues presenten un cicle estacional molt marcat.
L'èxit d'aquest procés d'integració d'un elevat volum d'energies renovables depèn de l'existència de sistemes d'emmagatzematge i de flexibilitat capaços d'adaptar oferta i demanda elèctrica.
Hi ha moltes tecnologies d'emmagatzematge, amb diferents avantatges i inconvenients. Per a un funcionament correcte del sistema, és fonamental un mix equilibrat en tecnologies d'emmagatzematge, igual que en generació. El desenvolupament tècnic futur no solament abaratirà els costos i incrementarà les prestacions, també donarà una riquesa més gran a aquest mix. La nova proposta del Pla Nacional Integrat d'Energia i Clima (PNIEC) estableix un objectiu de 12 GW addicionals d'emmagatzematge el 2030, al qual cal afegir l'emmagatzematge tèrmic de 2,5 GW de noves termosolars, per a un total de 22 GW.
Bateries per a la gestió de l'emmagatzematge diari
Les bateries, especialment les d'ions de liti, s'han beneficiat d'una baixada dels costos, que s'espera que continuï encara uns quants anys, tot i que amb el risc de concentració a determinats països i subjecta a volatilitat. N'hi ha prou amb recordar que el 2022 el cost del carbonat de liti va assolir els 68.000 $/t enfront dels 12.100 $/t de 2019.
Si s'hi uneixen les millores en els processos de reciclatge, es poden produir moltes bateries amb petjades mediambientals molt reduïdes. A mitjà i llarg termini s'estan desenvolupant noves químiques, com ara les bateries de sodi, que prometen impactes i costos encara més reduïts.
Les bateries són una tecnologia particularment adient per a la gestió de cicles diaris. L'energia fotovoltaica generada al migdia es pot emmagatzemar per utilitzar-la ús al vespre i a la nit. La bateria es pot instal·lar a la mateixa llar, però també poden ser bateries de cotxes elèctrics o bateries instal·lades als mateixos parcs de producció renovable. Aquesta última possibilitat té l'interès afegit que permet optimitzar la xarxa de connexió. Com que les bateries emmagatzemen energia durant els períodes de generació elevada, la xarxa es pot dissenyar per a una potència d'evacuació més petita que la potència pic de la planta. És, per tant, una tecnologia que competeix amb la xarxa. La regulació de les xarxes ha de començar a tenir en compte aquesta circumstància, per tal de maximitzar i optimitzar l'ús de la xarxa.
A més, les bateries tenen una resposta extremadament ràpida, amb prou feines de mil·lisegons. Això les converteix en una tecnologia ideal per proporcionar una sèrie de serveis del sistema, des de reserva secundària a control de tensions. Novament, cal tenir en compte aquestes noves possibilitats en la regulació tècnica i dels mercats corresponents.
Bombament: eficiència i flexibilitat amb gran potencial al nostre país
El bombament és una tecnologia veterana, amb una eficiència tècnica i una flexibilitat elevades. Contradient una percepció estesa, a Espanya hi ha un gran potencial per a nous bombaments. A més, gran part d'aquest potencial no presenta impactes mediambientals addicionals perquè pot consistir en la repotenciació de plantes ja existents o en noves instal·lacions de bombament associades a plantes hidroelèctriques actuals. Només a Endesa disposem d'una cartera de nous projectes de bombament amb un potencial de gairebé 4.000 MW.
El bombament, si bé presenta un rendiment inferior a les bateries d'ions de liti, té l'avantatge de presentar una capacitat d'emmagatzematge més gran, la qual cosa el fa idoni per gestionar no només els cicles de producció renovable diaris sinó també períodes més llargs com els de l'eòlica, setmanals o fins i tot quinzenals en alguns casos.
Hidrogen renovable: solució per a l'emmagatzematge estacional
No obstant això, ni bateries ni bombaments són tecnologies idònies per afrontar les necessitats de l'emmagatzematge estacional. Aquesta necessitat prové del fet que la generació fotovoltaica és molt més elevada a l'estiu que a l'hivern i que la generació eòlica tendeix a ser més elevada a la primavera, però presenta una variabilitat molt alta d'una setmana a l'altra, mentre que la demanda més gran es produeix a la tardor i a l'hivern. Un mix equilibrat de fotovoltaica i eòlica pot minimitzar la necessitat d'emmagatzematge per satisfer la demanda, amb un cicle anual molt diferent. Tanmateix, no pot eliminar-la completament.
L'hidrogen es presenta com una possible solució. Es pot produir hidrogen electrolític en períodes d'elevada producció fotovoltaica o eòlica, i dedicar-lo a substituir energies fòssils en sectors de difícil descarbonització, com poden ser el transport (aviació, marítim o pesant per carretera), o en processos industrials que requereixen temperatures molt altes. La utilització en cèl·lules de combustible o en turbines d'hidrogen netes per a producció d'electricitat podria tenir sentit a llarg termini i potser en petits sistemes aïllats, però hi ha alternatives sostenibles molt més eficients actualment. L'hidrogen s'emmagatzemarà, de forma anàloga al gas natural actualment, en cisternes de superfície per a emmagatzematge de curt termini i en formacions geològiques subterrànies per a emmagatzematge estacional.
L'hidrogen s'utilitza ja en nombrosos processos industrials, i es pot fer servir en pràcticament qualsevol ús que avui requereix petroli o gas natural. A Espanya es generen ja prop de 500 kt/any d'H2 gris, generat a partir de gas natural i, per tant, emetent CO2. La proposta del PNIEC del darrer any 2023 recull la construcció de fins a 11 GW d'electrolitzadors i la substitució d'almenys el 74% d'aquest H2 gris, que consumeix la indústria, per verd.
Simplificant-ho molt, on l'electricitat no arribi, pot arribar-hi l'hidrogen electrolític. Diversos estudis d'organitzacions internacionals, com ara l'AIE o IRENA, estimen que, a llarg termini, l'any 2050, si es volen assolir els objectius en matèria de canvi climàtic, el mix energètic hauria de comptar almenys amb un 50-55% d'electricitat, un 15-20% d'H2 verd i un 15-20% de renovable d'ús final.
Endesa ha presentat diversos projectes d'hidrogen verd als programes d'ajuts dels fons Next Generation, així com altres projectes d'adaptació de les turbines de generació perquè funcionin amb aquest combustible en les diferents manifestacions d'interès associades als projectes europeus i de Next Generation.
Altres modalitats innovadores d'emmagatzematge
Endesa té igualment altres projectes innovadors d'emmagatzematge, com el d'emmagatzematge per aire comprimit, proposat per a Canàries, a través d'una instal·lació LAES (Liquid Air Energy Storage) de 60 MW que ocupa tan sols un espai similar a un camp de futbol i que, tot i ser un projecte experimental, constitueix una alternativa a altres tecnologies per ser una solució més compacta i amb poques afeccions mediambientals.
Igualment, Endesa ha posat en marxa recentment a la planta solar de Son Orlandis a Mallorca la instal·lació d'emmagatzematge d'energia renovable en bateries de flux de vanadi més gran d'Europa, amb una potència d'1,1 MW i una energia màxima de 5,5 MWh, que és la primera planta de la companyia a Espanya que no utilitza liti.
També cal destacar que Endesa construirà la planta d'energia solar amb emmagatzematge en bateries més gran de Canàries, en terrenys lliures dins de la central del Barranco de Tirajana, al terme municipal de San Bartolomé de Tirajana, amb una potència instal·lada de 9,3 MW. Aquesta planta fotovoltaica hibridada, "El Matorral", utilitzarà l'última tecnologia disponible en el mercat i tindrà 15.000 mòduls fotovoltaics d'última generació.
Durant els propers anys, l'emmagatzematge serà protagonista en el sistema elèctric, però s'han d'establir unes bases reguladores sòlides que en facin possible el desenvolupament i, per consegüent, l'èxit del procés de transició energètica.