Un proyecto de energía federal financiado a través de la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha iniciado talleres diseñados para ayudar a los reguladores estatales de servicios públicos a determinar las mejores prácticas en políticas para permitir tecnologías de almacenamiento de energía libres de carbono y, en particular, almacenamiento de energía de larga duración, como Los estándares de energía renovable aumentan hacia una red libre de fósiles.

El DOE lanzó el Energy Storage Grand Challenge (ESGC) para reducir las barreras a la innovación y la implementación del almacenamiento, y contrató a Sandia National Laboratories para realizar una serie de talleres para educar a las comisiones reguladoras estatales sobre temas de políticas y mejores prácticas en la creación de requisitos almacenamiento de energía, mediante la incorporación de expertos en políticas.

Uno de ellos fue el analista de políticas Will McNamara. La tarde que hablamos, ese mismo día había hecho otra presentación ante una comisión estatal de energía sobre la formulación de políticas de almacenamiento de energía. Sus frecuentes interacciones con los reguladores le han dado una visión de cerca de la preparación para la regulación del almacenamiento de energía.

Nivel de madurez de las tecnologías de almacenamiento de energía

“Es muy positivo que estemos viendo tanta formulación de políticas sobre almacenamiento de energía a nivel estatal como nosotros”, dijo. «Pero el almacenamiento de energía de larga duración, como un subconjunto del almacenamiento de energía, aún no está muy bien definido, por lo que estamos viendo un retraso en la formulación de políticas que sería específico de LDES».

Los reguladores están comenzando a mirar más allá de las baterías

A pesar del retraso de las políticas, algunos organismos reguladores federales y estatales ahora están presionando para el almacenamiento de energía. Algunos estados ya han avanzado en la creación de sus propios mandatos para la adquisición de almacenamiento de energía, y algunos de ellos también han establecido objetivos 100% renovables para el futuro, lo que hace necesario un almacenamiento de mayor duración. A nivel federal, la Comisión Federal Reguladora de Energía (FERC), que regula las organizaciones regionales de transmisión y los operadores de sistemas independientes (RTO e ISO), también se está moviendo para facilitar el almacenamiento.

“La FERC emitió una orden 841 en septiembre de 2018, que realmente requería que esos RTO e ISO salieran y modificaran sus tarifas y otras reglas del mercado para crear un campo de juego más nivelado para el almacenamiento de energía”, dijo McNamara.

Si bien advirtió que estas presentaciones de cumplimiento aún están bajo revisión en la FERC, señaló que al menos un requisito de RTO sería por un mínimo de 10 horas; efectivamente requiriendo LDES:

“Ha habido controversia en torno al mercado de PJM porque en su presentación de cumplimiento a la FERC ha intentado establecer un requisito de duración mínima de 10 horas para cualquier aplicación de almacenamiento de energía para brindar servicios al mercado de capacidad de PJM. Obviamente, muchas baterías no pueden hacer eso, por lo que se ha rechazado ese concepto y ha sido muy controvertido. Sin embargo, los requisitos de duración de 10 horas en la práctica comienzan a crear una definición de LDES «. él dijo.

“Ciertamente pudimos ver el potencial de una política regulatoria que da preferencia a LDES sobre el almacenamiento de corta duración, pero hasta ahora, solo seis estados (California, Massachusetts, Nueva Jersey, Nueva York, Oregón y Virginia) han establecido un verdadero mandato de almacenamiento basado en en una definición muy específica. La forma en que lo han hecho es establecer un requerimiento de megavatios. Y estamos viendo ofertas de adquisición de almacenamiento de empresas de servicios públicos de California que especifican un requisito de duración. Pero a nivel estatal, hasta ahora no hay un mandato explícito para LDES. Sin embargo, si se aprueba, el proyecto de ley AB 255 de California buscaría desarrollar un proceso regulatorio que establezca un objetivo específico para obtener almacenamiento de energía de larga duración ”.

El almacenamiento de energía térmica está probado comercialmente

En el reciente taller LDES , el investigador solar de Sandia Cliff Ho presentó varias iniciativas de almacenamiento de energía de larga duración, incluido el almacenamiento térmico de 100 horas de NREL financiado por el programa DAYS (Duration Addition to electricitY Storage) de ARPA-E y la startup LDES financiada por Bill Gates, Malta .

El almacenamiento de energía térmica se ha probado comercialmente como parte de la energía solar de concentración (CSP), que tiene tres elementos básicos; el campo solar y el receptor para convertir el flujo solar en calor, almacenamiento de energía térmica para almacenar el calor y un bloque de energía para convertir el calor en electricidad cuando sea necesario. ( Cómo funciona CSP )

El segundo y el tercero de estos tres aspectos de la CSP – el almacenamiento térmico y los medios para convertirlo en electricidad – están siendo desarrollados por estos investigadores de LDES y en startups como Azelio y TEXEL. Estas “baterías” térmicas se cargarían con el excedente de electricidad renovable de la red en lugar de un campo solar de helióstatos. La conversión de plantas de carbón en almacenamiento de energía térmica incluso está comenzando a ser ofrecida comercialmente por la empresa termosolar danesa Aalborg CSP.

Este interés de I + D en el almacenamiento térmico se debe a que se ha demostrado comercialmente a las diez o doce horas de almacenamiento, y a un coste mucho menor que combinar fotovoltaica con una serie de baterías para conseguir la misma duración. A nivel mundial, la industria de la CSP ahora implementa más de 6 GW de CSP, que incluso en 2017 incluían 1,5 GWh de almacenamiento.

“La red está bien por ahora, pero cuando comience a ingresar a las penetraciones más altas, probablemente más allá del 30-40-50% de fuentes generadoras intermitentes, es cuando comenzará a necesitar mirar el almacenamiento más allá del rango de cuatro a seis horas. , ”Dijo Ho.

“Cuando se empieza a considerar el almacenamiento de mayor duración, es cuando la CSP con almacenamiento de energía térmica resulta especialmente beneficiosa. Realmente puede aprovechar las economías de escala y el rendimiento de los sistemas de almacenamiento térmico a granel más grandes ”, dijo, pero advirtió que si bien los sistemas de almacenamiento térmico a gran escala para la electricidad y el calor de procesos industriales son prometedores, es necesario que haya más demostraciones para reducir riesgos y aumentar la bancabilidad.

El Capítulo 12 del Manual de almacenamiento de energía del DOE cubre las tecnologías de almacenamiento de energía térmica :

Inicialmente, la política valoraba megavatios, no megavatios hora

Las primeras políticas renovables de Estados Unidos pasaron por alto el valor de los megavatios hora; inadvertidamente ralentizar el desarrollo del almacenamiento de larga duración. Solo dos de las cinco plantas de CSP a escala de servicios públicos desarrolladas por la administración Obama incluían almacenamiento, y solo el más experimentado de esos dos pioneros en almacenamiento de energía térmica en los EE. UU., Abengoa, sigue operando comercialmente hoy en Solana en Arizona. Se construyeron muchas más plantas fotovoltaicas, lo que redujo rápidamente los costos.

“Las carteras de energía renovable que los estados intentan cumplir se han basado en ofertas bajas, por lo que compraron la opción de menor costo que proporcionaba la capacidad de energía renovable requerida; contaron megavatios, no megavatios hora ”, explicó Ho. “Entonces, si un estado tuviera que cumplir con una cierta capacidad donde las opciones de menor costo fueran fotovoltaica y eólica; no tenían almacenamiento. Básicamente, todo el mundo estaba comparando la CSP con almacenamiento de larga duración con la fotovoltaica sin almacenamiento. Pero ahora muchos reguladores y estados están comenzando a reconocer la importancia del almacenamiento «.

McNamara señaló que este nuevo entendimiento es evidente en los intentos de los estados de nivelar el campo de juego proporcionando subsidios y / o incentivos para el almacenamiento de energía. Maryland tiene un crédito fiscal por inversión independiente para el almacenamiento de energía y Maine está evaluando legislar los mandatos de adquisiciones. En Arizona, después de intentos infructuosos de obtener subsidios o un mandato de adquisición establecido para el almacenamiento de energía, la Comisión de Corporaciones de Arizona se ha centrado en revisar los estándares de interconexión heredados que deben actualizarse para acomodar el almacenamiento de energía.

Los picos de demanda a corto plazo pueden manejarse con baterías

En Texas y Australia, la generación está abierta a la competencia por parte de los desarrolladores, mientras que las empresas de servicios públicos solo son responsables de entregar esa energía a través de las líneas de distribución y, en ambos casos, la escasez repentina debido a picos en la demanda durante el mal tiempo puede generar costos de energía instantánea hasta $ 14,000 el MWh en Australia , y recientemente resultó en facturas igualmente impactantes para los tejanos durante una tormenta de invierno.

Después de una interrupción devastadora en Australia, Tesla construyó rápidamente una batería de 100 MW / 450 MWh (cuatro horas y media de almacenamiento) en NSW y, más recientemente, una subsidiaria parece estar ofreciendo una batería similar de 100 MW para Texas . (A modo de comparación, la planta de CSP Solana de 250 MW con 6 horas de almacenamiento tiene la mayor cantidad de megavatios hora de almacenamiento de energía en los EE. UU. Después de la energía hidroeléctrica de bombeo, con 1.500 MWh diarios).

Sin embargo, McNamara no cree que un estado «reestructurado» como Texas sea necesariamente más atractivo para los desarrolladores innovadores de almacenamiento de energía de larga duración que los estados estadounidenses integrados verticalmente más típicos, donde los servicios públicos están regulados y son responsables de entregar económicamente todo lo necesario para un suministro de electricidad confiable.

“Texas no ha sido un mercado particularmente fuerte para las energías renovables y, por lo tanto, creo que cualquier desarrollador de almacenamiento de energía realmente querría considerar eso. Creo que sería particularmente difícil para las nuevas empresas de almacenamiento de energía desarrollarse en un mercado en el que las energías renovables realmente aún no se han afianzado en el mercado ”, dijo.

¿Qué se necesita para la futura red sin fósiles?

Existe una necesidad de innovación más allá de las baterías, que si bien se adapta a las necesidades de la red de respuesta rápida no puede cubrir bien una larga duración, por lo que no sería rentable simplemente comprar baterías adicionales para cubrir períodos más largos, señaló Ho:

“Por ahora, no hay mucho incentivo para ir más allá de las baterías con la infraestructura actual porque la mayor parte de la carga de base todavía es suministrada por fósiles, por lo que varios estudios muestran que tal vez hasta cuatro horas de batería todavía es el camino a seguir. Pero también reconocieron la necesidad de ir a duraciones más largas con una mayor penetración de las energías renovables. Si tiene baterías que están esperando para ser usadas, será extremadamente costoso para las duraciones más largas. El costo nivelado de ese sistema de baterías simplemente se dispara si no produce electricidad de forma continua. Ahí es donde el almacenamiento térmico tiene una ventaja, ya que los materiales de almacenamiento pueden ser literalmente muy baratos «.

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Will McNamara: RESUMEN DEL PROBLEMA – Almacenamiento de energía de larga duración
Cliff Ho: Capítulo 12 de 2020 Base de datos global de almacenamiento de energía del DOE de EE. UU .: Tecnologías de almacenamiento de energía térmica

Grabaciones del taller LDES del Laboratorio Nacional Sandia:

Grabación de la reunión de Webex: Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE  – Día 1 – Comentarios introductorios; Dr. Imre Gyuk Keynote; Panel 1: Definición de
contraseña de almacenamiento de energía de larga duración : 23CaBcRa
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=798065a1dd9f5561315f3da1d093ad14

Grabación de la reunión de Webex:
Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE  – Día 1 – Conversación sobre políticas; Dr. Scott Litzelman Keynote; Panel 2: Economía y valoración del almacenamiento de energía de larga duración Contraseña: Pyr4JS9t
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=77afab8bdfeaa9fd8d3fbf17ce79901c

Grabación de la reunión de Webex: Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE –  Día 1 – A / AS Kelly Speakes-Backman Keynote; Panel 3: Casos de uso de almacenamiento de energía de larga duración: Gran desafío del almacenamiento de energía y más; Palabras de cierre
Contraseña: qPbMMFR3
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=0855025df2fa821ca6e29908e9e630d4

Grabación de la reunión de Webex: Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE –  Día 2 – Comentarios introductorios; Conferencia magistral del DAS Michael Pesin; Panel 4: Almacenamiento térmico; Panel 5: Almacenamiento mecánico y por gravedad
Contraseña: Tm2BhnDm
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=9fdab7b9bed2a3201f7ab2b10604afe5

Grabación de la reunión de Webex: Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE – Día 2 – Panel 6: Almacenamiento de sustancias químicas, hidrógeno y combustibles
Contraseña: hGBp32sE
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=e38e5982de744dec9ab2d4d4cfa2ff52

Grabación de la reunión de Webex: Taller de almacenamiento de energía de larga duración del DOE –  Día 2 – Panel 7: Almacenamiento de la batería y comentarios de cierre
Contraseña: PdJeGTT3
Enlace de grabación:  https://sandiaenergystorage.webex.com/sandiaenergystorage/ldr.php?RCID=726db0c62dd40b5f20f19f39a012f643