¿Qué es exactamente el nuevo almacenamiento de energía? ¿Cómo se desarrolla?
Cuando el consumo de energía es bajo, utilice la energía eléctrica para comprimir el aire en la caverna de sal;
Cuando el consumo de energía alcanza su punto máximo, se libera aire para impulsar la turbina de aire y generar electricidad.
En el proyecto de almacenamiento de energía mediante aire comprimido en cavernas de sal en Jintan, Jiangsu, la caverna subterránea de mil metros se transforma en un gran banco de energía. Un ciclo de almacenamiento puede almacenar 300.000 kWh de electricidad, lo que equivale al consumo eléctrico diario de 60.000 habitantes.
Este sistema de almacenamiento de energía mediante aire comprimido forma parte de una nueva generación de sistemas de almacenamiento de energía. Recientemente, mi país publicó el “14.º Plan Quinquenal de Implementación para el Desarrollo de Nuevos Sistemas de Almacenamiento de Energía”, que propone que, para 2025, los nuevos sistemas de almacenamiento de energía pasen de la fase inicial de comercialización a la de desarrollo a gran escala, y cumplan las condiciones para su aplicación comercial a gran escala.
¿Qué es exactamente el nuevo almacenamiento de energía? ¿Cómo desarrollarlo durante el período del “14º Plan Quinquenal”?
En términos generales, el nuevo almacenamiento de energía se refiere a nuevas tecnologías de almacenamiento de energía distintas del almacenamiento por bombeo, incluyendo nuevas baterías de iones de litio, baterías de flujo, volantes de inercia, aire comprimido, almacenamiento de energía de hidrógeno (amoniaco), almacenamiento de energía térmica (fría), etc.
Por supuesto, el almacenamiento por bombeo tradicional no es una tecnología obsoleta. En la actualidad, sigue siendo la tecnología de almacenamiento de energía más madura y económica. Cuenta con un modelo de negocio bien definido y es idónea para su desarrollo e implementación a gran escala.
Debes saber que la energía eólica y la fotovoltaica dependen de la luz solar directa, y su generación es volátil e intermitente, pudiendo verse afectadas por condiciones climáticas extremas, como calor intenso y falta de viento, o frío intenso y oscuridad. Con su aplicación a gran escala y en mayor proporción en el futuro, sumado a la transición energética del carbón y la ralentización de la nueva capacidad instalada, si no hay viento, luz solar o condiciones climáticas extremas de frío y congelación, la producción de energía eólica y fotovoltaica se reducirá drásticamente. ¿Quién garantizará el suministro eléctrico?
El almacenamiento de energía se puede entender comúnmente como un «banco de baterías» que se carga cuando la energía eólica y fotovoltaica están en auge o cuando el consumo eléctrico es bajo, y se descarga cuando la producción eólica es baja o el consumo eléctrico alcanza su punto máximo. Esto no solo permite estabilizar la generación inestable de energía fotovoltaica y eólica, e incrementar la proporción de energías renovables, sino que también colabora con la energía térmica convencional, la energía nuclear y otras fuentes para proporcionar servicios auxiliares como la regulación de la demanda máxima y la regulación de frecuencia, mejorando así la flexibilidad del sistema eléctrico.
El ciclo de construcción de los nuevos sistemas de almacenamiento de energía es corto, la selección del emplazamiento es sencilla y flexible, su capacidad de adaptación es alta y se ajusta mejor al desarrollo y consumo de nuevas energías. Estas ventajas se hacen cada vez más evidentes. Es imperativo acelerar la aplicación a gran escala de la tecnología avanzada de almacenamiento de energía.
Por ejemplo, el período de construcción: el período de construcción de una central hidroeléctrica de bombeo suele ser de 6 a 8 años, el período de construcción de un proyecto de almacenamiento de energía electroquímica en el nuevo sistema de almacenamiento de energía es de 3 a 6 meses, y el período de construcción de un nuevo proyecto de almacenamiento de energía por aire comprimido es generalmente de 1,5 a 2 años.
Otro ejemplo es la selección del sitio y los escenarios de aplicación: la selección del sitio para las centrales hidroeléctricas de bombeo a menudo requiere un lugar con un gran desnivel, pero con fuertes beneficios de capacidad y una gran escala de estación individual, es adecuado para aplicaciones a gran escala y a nivel de sistema en el lado de la red; el volumen de la nueva estación individual de almacenamiento de energía puede ser grande o pequeño, con una fuerte adaptabilidad ambiental, y se puede implementar de manera flexible en diversos escenarios de aplicación, como el suministro de energía, la red eléctrica y el lado del usuario, y se puede utilizar como un complemento incremental para el almacenamiento por bombeo.
En cuanto a su capacidad de ajuste, la velocidad de respuesta del nuevo sistema de almacenamiento de energía electroquímica es rápida, pudiendo responder en cuestión de milisegundos o segundos.
En la actualidad, el sector del almacenamiento de energía en mi país ha superado la fase de investigación y desarrollo y se encuentra en la etapa inicial de comercialización, logrando avances sustanciales. Las baterías de iones de litio, el almacenamiento de energía mediante aire comprimido y otras tecnologías han alcanzado un nivel de vanguardia a nivel mundial.
CATL
Por ejemplo, en la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica, en los últimos cinco años, la densidad energética de las baterías de litio representadas por CATL se ha duplicado con creces, la vida útil se ha incrementado entre 2 y 3 veces y el coste de aplicación se ha reducido en más del 60 %.
En el pasado, los nuevos sistemas de almacenamiento de energía se utilizaban principalmente como parte auxiliar de las centrales térmicas para participar en la regulación de frecuencia. Una vez consolidada su posición en el mercado, y con la futura introducción de políticas de precios de la electricidad, los nuevos sistemas de almacenamiento de energía podrán participar de forma independiente en la gestión de la red, la liquidación de transacciones, etc., lo que favorece la aceleración de su desarrollo y su entrada en el mercado.
Sin embargo, existe un fenómeno que merece atención: más del 80 % de los nuevos proyectos de almacenamiento de energía actualmente en construcción son baterías de iones de litio, lo que representa la mayor proporción. En 2021, entre los nuevos proyectos de almacenamiento de energía que entraron en funcionamiento en China, los diez principales proveedores de tecnología de almacenamiento de energía con capacidad instalada fueron: Ningde Times, China National Energy Storage, EVE Power, Penghui Energy, Narada Power, Haiji Xin Energy, Lishen, Envision Power, China Innovation Aviation y Zhongtian Technology. En 2021, entre los nuevos proyectos de almacenamiento de energía que entraron en funcionamiento en China, los diez principales proveedores de sistemas de almacenamiento de energía (PCS) con capacidad instalada fueron: Shangneng Electric, Kehua Shuneng, Soying Electric, NARI Jibao, Sunshine Power, Shenghong Shares, Huazi Technology, Zhiguang Energy Storage, Inovance Technology y XJ.
Otros tipos, como las baterías de flujo, las de plomo-ácido, el almacenamiento térmico y el almacenamiento en frío, representan una proporción relativamente pequeña. El rendimiento general del almacenamiento de energía con baterías de litio es bueno, pero aún se deben resolver cuestiones de seguridad y recuperación de recursos; las baterías de flujo líquido son seguras y fáciles de reciclar y regenerar, pero el coste del sistema es relativamente alto.
Almacenamiento de energía emergente: batería de flujo redox de vanadio
A diferencia de los recursos de litio, China es un gran país en recursos de vanadio; sus reservas ocupan el primer lugar en el mundo y el poder de fijación de precios también está en nuestras propias manos, lo que nos permite ser más proactivos.
La batería de flujo de vanadio puro es un tipo de batería de flujo que utiliza el cambio en el estado de valencia de los iones de vanadio para almacenar y liberar energía eléctrica. Funciona a temperatura y presión ambiente. El electrolito es una solución acuosa. El proceso de reacción solo implica el cambio en el estado de valencia de los iones de vanadio. El electrolito es reciclable. En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de flujo redox de vanadio puro son más seguras. La batería de flujo redox de vanadio puro tiene una alta tasa de ciclos, superando los 15 000, y su vida útil puede alcanzar los 20 años.
Según informes, State Grid, State Power Investment Corporation, National Energy Group, Huadian Group, Datang Group, Shanghai Electric, entre otras, han participado en proyectos de baterías de flujo redox de vanadio. El primer sistema de baterías de flujo redox de vanadio en entrar en funcionamiento en China es el antiguo proyecto de almacenamiento de energía eólica Guodian Longyuan Woniushi y el proyecto de demostración nacional de la central eléctrica de regulación de picos de demanda con almacenamiento de energía mediante baterías de flujo líquido de Dalian. Ambos proyectos utilizan la tecnología de baterías de flujo del Instituto de Física Química de Dalian de la Academia China de Ciencias. El informe de mitad de período de 2021 de Shanghai Electric muestra que la central eléctrica de almacenamiento de energía con baterías de flujo redox de vanadio de 1 MW/1 MWh, desarrollada y fabricada de forma independiente por Shanghai Electric, superó con éxito la inspección de aceptación en el Parque Industrial de Energía Eólica del distrito de Haojiang, ciudad de Shantou, provincia de Guangdong.
Según los informes, los líderes de la cadena de valor de la industria de baterías de flujo redox de vanadio, representados por Vanadium Titanium Co., Ltd., líder en productos de vanadio con un valor de mercado de más de 47 mil millones de yuanes, y Dalian Rongke Energy Storage, están trabajando junto con Panzhihua, la capital del vanadio y el titanio, para crear una “Capital Energética del Vanadio de China”.
En octubre de 2022, Vanadium Titanium Co., Ltd. y Dalian Rongke firmaron un “Acuerdo de Empresa Conjunta” para invertir conjuntamente 31,61 millones de yuanes para establecer Sichuan Vanadium Energy Storage Technology Co., Ltd., de la cual Vanadium Titanium Co., Ltd. representó el 51% del capital registrado y Dalian Rongke el 49%.
En cualquier caso, el nuevo sistema de almacenamiento de energía se ha vuelto imparable.
Al mismo tiempo, el nuevo almacenamiento de energía también constituye un importante apoyo para lograr el objetivo de neutralidad de carbono en el pico de las emisiones de dióxido de carbono, y es también un canal importante para participar en la competencia internacional.
En la actualidad, está tomando forma un sistema de innovación tecnológica para el almacenamiento de energía verde que tiene a las empresas como actor principal, está orientado al mercado y combina producción, educación, investigación y aplicación.
Se puede esperar un futuro con nuevos sistemas de almacenamiento de energía.
Fecha de publicación: 23 de septiembre de 2023