Long Duration Energy Storage Use Cases: A Primer on Defining Applications to Aid in Technology Selection

Las empresas de servicios públicos, compañías de energía, empresas industriales y grandes consumidores de electricidad cuentan con diversas opciones para alcanzar sus metas de descarbonización y cumplir con normativas similares a nivel nacional, regional y local, priorizando, al mismo tiempo, la confiabilidad y la asequibilidad. El almacenamiento de energía de larga duración (LDES, por sus siglas en inglés) es una herramienta emergente que facilita la descarbonización y resulta crucial para que las empresas lo consideren como parte de un portafolio de soluciones para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. El LDES abarca un conjunto de tecnologías de almacenamiento de energía en desarrollo que buscan ser más accesibles económicamente que las alternativas existentes y proporcionar servicios diversos necesarios para mantener la estabilidad y confiabilidad de la red. Este documento técnico describe los servicios energéticos básicos que el LDES puede ofrecer y destaca aplicaciones clave en las que estos servicios son especialmente beneficiosos. Las empresas interesadas en cómo el LDES puede facilitar sus objetivos de descarbonización pueden usar este documento como una introducción para definir su caso de uso deseado y explorar el mercado en busca de tecnologías LDES que cumplan con sus necesidades de desempeño y cronogramas de implementación.


El LDES complementa el creciente conjunto de recursos de almacenamiento de energía en la red, actualmente representado casi en su totalidad por baterías de iones de litio e hidroeléctricas de bombeo. Generalmente, el LDES se define como almacenamiento de energía capaz de descargar a plena potencia durante más de 10 horas. Muchos sistemas de almacenamiento de corta duración pueden operar como LDES si se cargan y descargan a niveles de potencia más bajos. Sin embargo, estos sistemas pueden carecer del bajo costo marginal por capacidad de energía (costo reducido por cada hora adicional de duración) que caracteriza a muchas tecnologías LDES. Asimismo, el LDES puede realizar servicios que requieren duraciones de almacenamiento más cortas, aunque podría ser más costoso por kilovatio de capacidad de potencia en comparación con un sistema de corta duración. Las tecnologías LDES se agrupan en cuatro categorías principales según el medio de almacenamiento de energía: químico, electroquímico, mecánico y térmico. Cada tipo tiene un conjunto diferente de fortalezas y debilidades. No habrá una solución única que domine la implementación; es más probable que se adopte un portafolio de recursos tecnológicos diversos que atiendan las distintas necesidades energéticas y casos de uso. Un caso de uso se define por el servicio energético o la combinación de servicios que un cliente busca. Al considerar el LDES, es importante partir del caso de uso deseado y luego seleccionar la tecnología que pueda ofrecer los servicios cuando se necesiten.


Cada cliente tiene necesidades energéticas específicas que se alinean con las capacidades del LDES, como se ilustra en las categorías de servicios energéticos: energía eléctrica, capacidad, resiliencia, balanceo y reservas, y calor bajo en carbono. Aunque esta no es una lista exhaustiva, es suficientemente amplia para destacar un conjunto representativo de casos de uso. Priorizar estos servicios permite construir un caso de uso único para cada cliente. Muchas empresas de servicios públicos han anunciado objetivos de descarbonización con metas de neutralidad de carbono para 2050 o antes. Las tecnologías LDES pueden ser una herramienta importante para lograr estos objetivos como fuente de energía despachable que permita equilibrar un portafolio de generación con alta penetración de energías renovables variables. Los mecanismos de mercado aún están en desarrollo para compensar adecuadamente al LDES por estos servicios más allá de la duración de almacenamiento de cuatro horas, ya establecida. Mientras tanto, el LDES puede aportar valor a través de algunas estructuras de mercado eléctrico existentes.


Los recursos de almacenamiento con suficiente capacidad y duración pueden desempeñar el papel de plantas pico. Por ejemplo, los recursos LDES capaces de suministrar energía durante más de 100 horas pueden proporcionar energía firme y baja en carbono en los momentos más desafiantes de la red. Además, el LDES puede ofrecer diversos servicios de balanceo y reserva para minimizar interrupciones en el suministro a los clientes. Los clientes comerciales e industriales, incluidos los desarrolladores y propietarios de centros de datos, enfrentan una creciente demanda de energía confiable y baja en carbono. Los propietarios de centros de datos suelen firmar acuerdos de suministro a largo plazo con las empresas de servicios públicos e instalar sistemas de respaldo redundantes para cumplir con requisitos de alta disponibilidad. En este contexto, el LDES puede desempeñar un papel clave al proporcionar respaldo energético de varias horas a varios días como parte de una estrategia de resiliencia.


Las instalaciones críticas, como hospitales y bases militares, también buscan desarrollar recursos de generación propios con capacidad para desconectarse de la red principal. En estas aplicaciones, las soluciones LDES podrían reemplazar directamente a los generadores diésel de respaldo, reduciendo potencialmente las emisiones de gases de efecto invernadero. Las tecnologías térmicas LDES, en particular, podrían ofrecer soluciones de almacenamiento de calor bajo en carbono, beneficiando procesos industriales y sistemas de calefacción distrital. En lugares remotos e islas, donde las opciones de conexión a una red mayor son limitadas, el LDES puede mejorar la resiliencia al respaldar fuentes de energía renovable variable y proporcionar estabilidad adicional a la red, como inercia sincrónica y capacidades de arranque en negro. En resumen, el LDES representa una herramienta versátil y complementaria para alcanzar objetivos de descarbonización en diversos contextos, desde mercados eléctricos hasta procesos industriales específicos.

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