Sin duda, estamos viviendo tiempos interesantes y convulsos. Todo parece avanzar a gran velocidad, y cada vez surgen más eventos significativos en el panorama mundial en materia de energía. Enfocándonos en España, nuestro país ha avanzado a pasos agigantados en la producción de energía eléctrica renovable, especialmente en la energía fotovoltaica. Sin embargo, la gestión de estos sistemas no suele ser óptima y parte de la energía generada es infrautilizada.
Necesidad de almacenamiento energético
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A continuación, me gustaría compartir dos imágenes obtenidas de redOS, la aplicación del operador del sistema en España:
Es realmente increíble y admirable cómo la gran banda naranja, que representa la energía solar, ha aumentado enormemente, mientras que la banda ocre, que representa la generación con gas natural, ha disminuido. Esto representa una victoria rotunda en el proceso hacia la descarbonización.
Después de los elevados precios ocasionados por la crisis energética de 2022, el mercado eléctrico ha logrado recuperar una buena estabilidad, con precios de la energía más asequibles, aunque con una notable diferencia. Anteriormente, las horas más caras se situaban en los momentos centrales del día (pico), debido a una mayor demanda, mientras que las horas nocturnas eran generalmente las más baratas (valle). Además, los peajes energéticos eran más caros durante las horas pico y menores en las horas valle.
Tras el gran desarrollo de la energía solar, esta situación se ha invertido. Ahora, las horas centrales del día son las más baratas, llegando incluso a tener precios negativos (precios de producción de energía), mientras que las horas nocturnas son las más caras, en gran parte gracias a la energía fotovoltaica. Por supuesto, esto no ocurre durante todo el año, y aún se necesita energía como el gas durante los días en que el viento o el sol no pueden proporcionar suficiente energía, aunque es innegable que ha habido una gran mejora en muy pocos años, y cada vez son más los meses en que hay precios extremadamente bajos y un mix energético cercano al 90% de energía libre de emisiones.
No obstante, debido a esta situación, es de suma importancia mejorar la gestión de la red eléctrica y acoplar perfectamente la oferta y la demanda, asegurando siempre la estabilidad de la red. No cabe duda de que será necesario seguir ampliando la capacidad de las energías renovables, ya que la demanda aumentará a medida que vayamos electrificando el resto de la economía (coche eléctrico, bombas de calor, etcétera). Sin embargo, uno de los mayores desafíos sigue siendo la capacidad de almacenamiento de la energía a gran escala para poder acoplar la demanda con la producción, garantizar el suministro eléctrico, mantener unos precios razonables y utilizar energía libre de emisiones en cada momento del día.
Cámaras frigoríficas como almacenamiento
El almacenamiento de energía sigue siendo un desafío crucial para la descarbonización del sector energético. Aunque se han desarrollado y se están explorando diversas tecnologías prometedoras, no se ha encontrado aún un método de almacenamiento a gran escala que sea completamente efectivo. Entre las tecnologías disponibles y potenciales se encuentran las baterías de litio, baterías de litio-ferrofosfato, sales fundidas, pilas de hidrógeno e incluso depósitos de arena. Probablemente, como en muchas otras áreas, la solución no será única, sino una combinación de estas tecnologías, aplicando la más adecuada para cada caso específico.
Desde Articae, queremos destacar la posibilidad de utilizar sistemas ya construidos y con una amplia capacidad de almacenamiento en todo el territorio nacional como medio de almacenamiento de energía. Nos referimos a las cámaras frigoríficas de diversas industrias del frío. En nuestro país tenemos más de siete millones de metros cuadrados disponibles para almacenar energía en explotaciones frigoríficas (ALDEFE).
En el caso de las cámaras de almacenamiento a frío negativo (-15ºC hasta -50ºC), a menudo los productos deben cumplir con una normativa de temperatura máxima para garantizar su conservación, pero la restricción sobre la temperatura mínima no es tan estricta para ciertos alimentos. Por lo tanto, una posibilidad es subenfriar las cámaras frigoríficas más de lo necesario durante las horas en que la energía es más barata y menos contaminante, que con una reducción de dos a tres grados su capacidad de almacenamiento sería de 2 GWh térmicos. Estas horas suelen coincidir con una mayor temperatura ambiente y una mayor demanda energética. Posteriormente, la energía acumulada permitirá reducir el consumo durante las horas más caras y de menor demanda.
La gran cantidad de producto sólido almacenado y el espesor del aislante en las cámaras frigoríficas, tanto en paredes como en techo y suelo, convierten a estas cámaras en excelentes baterías de energía térmica. Si combinamos estas estructuras con energía fotovoltaica, el almacenamiento de energía puede conseguir ahorros de un 15% hasta un 30%.
Además, ya existen baterías térmicas de frío, ampliamente utilizadas por la industria láctea, como las balsas de agua helada. Anteriormente, estas balsas se utilizaban por la noche, pero con la inversión de la curva de precios, ahora deben ajustar sus pautas de funcionamiento.
Gestión de la demanda fotovoltaica
Hibridar la generación fotovoltaica con baterías térmicas, como cámaras frigoríficas o balsas de agua helada, permitirá reducir los excedentes fotovoltaicos, un problema común en numerosas industrias a nivel nacional. La instalación de sistemas de autoconsumo con excedentes ha crecido significativamente tanto en el ámbito residencial como en el industrial. En muchos casos, la demanda no se ajusta a la producción solar, que tiene una forma de campana, lo que resulta en excedentes de producción durante las horas centrales del día que deben verterse a la red, mientras que en el resto de las horas es necesario consumir energía de la red. Aunque puede haber una compensación por los excedentes, esta es pequeña comparada con el ahorro obtenido al evitar utilizar energía de la red. Así pues, el 20% de los excedentes de producción de FV se pierde por prescindir de sistemas de acumulación y a barreras administrativas de vertido a red.
La idea de aprovechar la energía en las horas más baratas (o incluso gratis si se ha generado con solar fotovoltaica) para almacenarla y utilizarla en las horas más caras es sencilla de entender, pero no es tan simple en la práctica. La demanda de frío depende de numerosos factores, como los turnos de trabajo, la estacionalidad del producto, la rotación de productos, los horarios de carga y descarga, la apertura de puertas, y la temperatura exterior, entre otros. Estos factores pueden ser en ocasiones constantes, pero están sujetos a variaciones o perturbaciones a lo largo del día, dependiendo de la ubicación y la temporada.
Además, es necesario subrayar dos aspectos muy importantes para realizar el almacenamiento de energía: el precio horario de la energía y la radiación solar para la producción fotovoltaica. Gracias a los avances en modelos predictivos mediante Inteligencia Artificial (IA), las predicciones sobre la radiación solar son cada vez más precisas y permiten conocer con gran exactitud la cantidad de energía que se generará cada día. Por otra parte, los precios del mercado diario se pueden conocer con un día de antelación. Si a esto se le suma la capacidad de saber de antemano los horarios de cargas y descargas de productos, de producción, y otros datos que normalmente son conocidos por la propiedad, es posible realizar una optimización de la energía potenciada mediante IA. Teniendo en cuenta todos estos factores, se pueden lograr ahorros significativos y reducir la factura energética, mejorando la competitividad de las empresas. Aparte del beneficio económico, esta optimización permite a cada industria gestionar mejor la energía consumida y la demanda, adaptando la demanda a la producción y no al revés. De esta forma, es posible aumentar el porcentaje de energía eléctrica renovable generada, reduciendo el impacto medioambiental y las emisiones emitidas por la compañía.
No cabe duda de que nos enfrentamos a retos gigantescos, y para afrontarlos será necesario colaborar y mejorar en todos los ámbitos de la sociedad. Ser más eficientes e inteligentes con la energía permitirá construir un futuro esperanzador para las empresas y el planeta.