Carlos Hill es gerente sénior de Cartera de productos de Xcel Energy, donde se enfoca en gestión de la demanda, vehículos eléctricos e integraciones de energía renovable. Su trabajo incluye iniciativas para mejorar la red eléctrica, implementar generación de energía renovable, optimizar programas de vehículos eléctricos y desarrollar almacenamiento de energía dentro de la infraestructura existente.
Las empresas de servicios públicos de energía se enfrentarán a increíbles desafíos en los próximos años debido a la electrificación de los hogares, las empresas y los automóviles. Incluso a medida que mejora la eficiencia, las políticas que exigen un mayor uso de energía renovable alientan a estas empresas a invertir en métodos de almacenamiento de energía que puedan funcionar dentro de sus redes eléctricas.
Hablamos con Hill para conocer su visión sobre el estado del almacenamiento de energía a escala de servicios públicos, el almacenamiento de energía residencial, cómo la generación de energía renovable afecta la red existente y cuáles son las nuevas tecnologías que él considera que influirán en el sector de la electricidad en los próximos años.
Almacenamiento a escala de servicios públicos para realizar la transición a energía limpia
Arrow Electronics: ¿Cuáles son las opciones actuales para almacenar electricidad?
Carlos Hill: Esa es la pregunta que todo el mundo está intentando responder en este momento. Es posible almacenar petróleo en barriles o propano en tanques, pero la electricidad es algo que, por lo general, debe consumirse inmediatamente. En mi opinión, existen cuatro opciones de almacenamiento principales: energía hidroeléctrica por bombeo (PSH), almacenamiento en baterías, almacenamiento de energía por volante de inercia (FES) y almacenamiento de calor.
La energía hidroeléctrica por bombeo implica bombear agua hacia un lugar elevado, generalmente durante la noche, cuando hay mucha generación eólica gratuita que alimenta la red. El agua se almacena en las zonas más altas hasta las horas pico de la tarde, cuando más personas consumen electricidad. La energía potencial del agua, que es igual a masa x gravedad x altura, se libera y fluye aguas abajo hasta una turbina. De esta forma, se genera electricidad gracias a la transferencia de energía cinética. La gran ventaja de la energía hidroeléctrica por bombeo es que la energía potencial se almacena a una mayor altura hasta que la empresa de servicios públicos necesita convertirla en energía cinética para la red.
En cuanto al almacenamiento en baterías, la mayoría utiliza iones de litio. Sin embargo, las baterías de hierro-aire de Form Energy representan otra alternativa química generalizada que puede conservar la energía durante días. Los equipos de Xcel Energy están trabajando con Form Energy para ofrecer baterías de 10 MW de capacidad que puedan almacenar energía durante casi 100 horas.
Xcel Energy también ejecutó un proyecto piloto de Battery Connect de cambio a energía solar y reducción de picos de consumo con clientes residenciales de Colorado que tenían baterías SolarEdge o Tesla en sus garajes. La empresa de energía cargaba las baterías residenciales por la mañana durante períodos de alta irradiancia (luz solar) y luego, las descargaba al comienzo de la tarde durante las horas pico de consumo para reducir la carga a partir de las demandas eléctricas de los clientes.
Muy pocas personas hablan de FES, pero es un método eficaz para almacenar energía. Por ejemplo, podemos hacer girar un objeto redondo y el objeto continuará girando porque se le transfirió energía como momento angular. Las empresas de servicios públicos pueden aprovechar los períodos en los que la electricidad es más asequible para comenzar a hacer girar enormes cilindros a fin de transferir energía en forma de momento angular. Luego, las empresas pueden extraer la energía y enviarla a la red durante las horas de más consumo.
Por último, tenemos el almacenamiento de energía térmica. Un ejemplo de ello consiste en calentar un tanque de agua cuando hay abundante energía disponible en la red. Se necesitan varias unidades de energía para aumentar la temperatura de grandes volúmenes de agua en un grado, pero el agua tiene una alta capacidad calorífica, de modo que el líquido puede retener energía en condiciones adecuadas. Luego, es posible enviar esta energía a la red en las horas pico. Hasta donde sé, es menos común en los Estados Unidos por el momento.
Arrow Electronics: ¿Cómo funciona cada opción de almacenamiento dentro de la infraestructura existente?
Carlos Hill: La energía hidroeléctrica por bombeo requiere una gran inversión de capital. Estos sistemas son difíciles de construir y funcionan mejor en zonas con colinas o montañas. Existen sistemas de circuito abierto en los que el agua continúa su trayecto por una represa, pero también hay sistemas de circuito cerrado donde el agua circula entre un depósito superior e inferior.
El almacenamiento de energía por volante de inercia se puede implementar en cualquier lugar donde haya un terreno plano: un parque, un desierto, un vecindario.
Las baterías también se pueden colocar en cualquier ubicación en entornos comerciales o residenciales. Son la opción más común hoy en día que conoce el ciudadano estadounidense promedio. Los pequeños sistemas de baterías, de unos 5 kW de capacidad, pueden caber en un garaje. Si se busca algo más grande, como 50 kW, se necesitará un depósito.
Arrow Electronics: ¿Cuáles son los desafíos asociados con el almacenamiento de energía renovable utilizando la infraestructura existente?
Carlos Hill: La energía renovable es variable. Podemos quemar carbón y gas natural cuando queramos, pero la energía eólica y solar son intermitentes. También está la complicación de sobreproducir energía renovable cuando hay abundancia. Y lamentablemente, se deben apagar los generadores si no hay capacidad para almacenarla.
Si genera electricidad a partir de energía solar o eólica, podría utilizar baterías para almacenar el exceso de generación. Siempre debe recurrir a un ingeniero eléctrico especializado que comprenda cuestiones relacionadas con la tensión, el amperaje, los inversores, la capacidad, etc.
Cómo entrar en la siguiente fase de la transición energética sostenible
Arrow Electronics: ¿Tiene algún ejemplo de almacenamiento de energía renovable a nivel de red que se haya puesto en práctica actualmente?
Carlos Hill: Xcel posee la central hidroeléctrica por bombeo Cabin Creek en Colorado. También nos hemos asociado con Form Energy para desarrollar un almacenamiento de energía para varios días. Sus baterías de hierro-aire cambian las reglas del juego con un impresionante almacenamiento a escala de servicios públicos que conserva 10 MW de potencia por hasta cuatro días. La batería de hierro-aire podría almacenar unos 1000 MW hora de energía. Estos posibles sistemas de baterías de hierro-aire de 1000 MWh con almacenamiento de larga duración son fundamentales para crear una red limpia. Los proyectos de almacenamiento para varios días están diseñados a fin de maximizar el consumo de energía renovable y, al mismo tiempo, mantener la confiabilidad de la red de Xcel Energy. Las partes involucradas construirán las baterías en los sitios de plantas de carbón en desuso, como Sherbourne Station en Minnesota y Comanche Station en Colorado. Estas baterías a escala de servicios públicos le permitirán a Xcel Energy almacenar energía renovable y luego, distribuirla durante períodos de menor producción de energía. Actualmente, podemos encontrar algunas de estas baterías en el país.
Arrow Electronics: ¿Hay otras nuevas tecnologías de almacenamiento de energía en el horizonte?
Carlos Hill: Una tecnología de almacenamiento de energía que se está volviendo más popular es el hidrógeno verde. Existen diferentes colores para representar los diversos métodos de producción: hidrógeno gris, hidrógeno marrón, hidrógeno azul, hidrógeno verde e hidrógeno rosa. El hidrógeno verde significa utilizar energía verde para hacer funcionar un electrolizador, que es una máquina impresionante que realiza electrólisis o descomposición del agua. Es posible separar el agua en átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno, y luego almacenar el hidrógeno para alimentar una pila de combustible durante los períodos de alta demanda.
La idea es utilizar la electricidad renovable excedente para hacer funcionar el electrolizador a fin de producir hidrógeno y luego, dejar que el hidrógeno repose en un tanque de almacenamiento, de forma similar a cómo se almacena el petróleo en los barriles. Por desgracia, el costo de este proceso sigue siendo un desafío.
El impacto del consumidor en la adopción de energías renovables
Arrow Electronics: ¿Qué tendencias observa que tienen un impacto en los avances del almacenamiento de energía renovable?
Carlos Hill: La adopción de vehículos eléctricos está añadiendo nuevas cargas a la red que nunca antes existieron. Los hogares consumían electricidad a partir del refrigerador, las luces, el aire acondicionado, la lavadora y la secadora, y otros electrodomésticos básicos. Ahora hay un aumento repentino de la demanda porque los hogares consumen grandes cantidades de electricidad mientras se carga un vehículo eléctrico. Hay mucho debate sobre cómo gestionar esa carga adicional. Algunas estrategias en torno a ello se conocen como carga estática/pasiva y carga dinámica/activa. Según estas estrategias de carga gestionada, los vehículos eléctricos se cargarían en los momentos de menos demanda para la red.
Las remodelaciones de cocinas que renuncian al gas en favor de la electrificación también están ejerciendo presión sobre la red. Las empresas de servicios públicos deben garantizar que los alimentadores, los transformadores y las subestaciones sean suficientes como para compensar este aumento en la demanda eléctrica.
Las opiniones expresadas corren por cuenta del entrevistado y no reflejan las opiniones de Arrow Electronics Inc. ni sus afiliados.
