BESS: El pivote tecnológico para la integración de energía en redes inteligentes

Insuperables, imbatibles e incomparables. Tres adjetivos, que podían ser otros y que podían ser muchos más, para medir el estado de las energías renovables a nivel nacional e internacional. Insuperables, porque su ritmo de crecimiento se incrementa año tras año. Imbatibles porque diaria, mensual y anualmente baten nuevos récords. E incomparables porque ninguna otra tecnología convencional ha sido capaz de lograr lo que están logrando (y lograrán) las energías renovables. 

En este momento crítico en la historia, el mundo se enfrenta al desafío de garantizar un futuro sostenible para las proximas generaciones. La crisis climática, la contaminación y el agotamiento de los recursos naturales no renovables han puesto en evidencia la necesidad de un cambio urgente en las fuentes de energía. Las energías renovables como la solar, eólica, hidráulica y biomasa, entre otras, han venido para quedarse. Cada una de estas tecnologías siguen evolucionando significativamente, reduciendo costos y mejorando la eficiencia, permitiendo que no solo sean viables desde un punto de vista medioambiental y social, sino también económico, generando multitud de empleos directos e indirectos. 

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), las energías renovables aumentaron su participación en la generación de electricidad mundial del 27% en 2019, al 28.7% en 2021. Además, se prevé que alcancen el 45% para 2040. 

Sin embargo, uno de los principales desafíos que enfrentan estas tecnologías es la intermitencia en su generación, lo que pone en evidencia la necesidad de desarrollar soluciones de almacenamiento de energía más eficientes. En este contexto, los sistemas de almacenamiento de energía a base de baterías, BESS, por sus siglas en inglés (Battery Energy Storage System) se presentan como una solución crucial. 

Las fuentes de energía renovables, especialmente la solar y la eólica, dependen de factores naturales como la radiación solar o los vientos, lo que genera fluctuaciones en su producción. Estas variaciones dificultan la integración de estas fuentes en la red eléctrica, ya que pueden generar excesos de energía cuando la producción es alta o déficit cuando las condiciones son desfavorables. Sin embargo, debido a esta intermitencia, su integración en la red eléctrica a gran escala sigue siendo un desafío, ya que los sistemas eléctricos requieren una constante disponibilidad de energía para evitar apagones y asegurar un suministro continuo y confiable. 

A medida que la energía procedente de fuentes renovables se expande, la necesidad de integrar estas fuentes en redes eléctricas más inteligentes (smart grids) se hace más evidente. Las redes inteligentes pueden gestionar la variabilidad de la energía solar, equilibrando la oferta y la demanda de manera más eficiente. La combinación de energía solar con otras fuentes de energía renovable, como la eólica, a través de sistemas híbridos y redes interconectadas, como expondré en otro momento, será clave para alcanzar un sistema energético más robusto y flexible. 

La integración de los sistemas BESS con fuentes de energía renovable, como la fotovoltaica, abre la puerta a la electricidad económica con disponibilidad continua para los sistemas en la red, fuera de la red y redes híbridas. 

Los sistemas de almacenamiento con baterías son capaces de almacenar la electricidad producida por las centrales renovables. Su funcionamiento se puede comparar al de las baterías externas en miniatura que utilizamos para nuestros dispositivos a diario, que son capaces de convertir una reacción química en energía eléctrica, almacenando energía para liberarla cuando sea necesario. En definitiva, como una power bank cuando nos estamos quedando sin batería en el teléfono móvil. 

Funcionan almacenando electricidad en periodos de baja demanda o cuando hay un exceso de producción, y liberándola cuando la demanda es alta o cuando hay interrupciones en el suministro eléctrico. La carga puede provenir tanto de la propia red eléctrica como de instalaciones de energía renovable. La diferencia con una batería al uso es su software que, empleando herramientas como la IA o las soluciones basadas en datos, permite detectar cuándo es el momento de liberar la energía almacenada permitiendo así una gestión avanzada. 

Este sistema de gestión también supervisa continuamente el estado de las baterías, controlando factores como la carga, la temperatura y el ciclo de vida para asegurar que el funcionamiento sea seguro y eficiente y así, cuando hay alta demanda de electricidad o una interrupción en el suministro, todo funcione correctamente y pueda ser utilizada por los consumidores o redistribuida a la red eléctrica. 

Los tipos más utilizados en la actualidad se basan en sistemas de baterías de litio o de flujo, junto con otras tecnologías emergentes que harán que los sistemas de almacenamiento del futuro sean aún más eficientes y rentables. 

Una vez que ya sabemos qué es un sistema BESS y cómo funciona, cabe preguntarse qué elementos lo forman y cuáles son sus componentes esenciales. Estos podrían dividirse en los siguientes: 

• Baterías: Se trata del componente principal de estos sistemas, donde se almacena la energía. Pueden ser de diferentes tipos y las tecnologías más comunes empleadas para almacenar renovables incluyen: 
• Ion de litio: Tienen una alta densidad energética y un ciclo de vida prolongado. 
• Baterías de flujo: Son las que ofrecen una vida útil más larga y suelen ser más adecuadas para grandes instalaciones. 
• Sistema de gestión de la batería (BMS): Controla el estado de carga y descarga, monitorea la temperatura y garantiza el funcionamiento seguro y eficiente del sistema. 
• Sistema de conversión de energía (PCS): Son los dispositivos que convierten la corriente continua (DC) almacenada en las baterías a corriente alterna (AC) para ser utilizada por la red eléctrica o los consumidores finales. 
• Sistema de gestión de energía (EMS): Se trata del núcleo central del sistema, es el responsable de supervisar y gestionar el flujo de energía entre el equipo y las baterías. Coordina el trabajo entre los diferentes BMS, PCS y otros componentes auxiliares. 

Las ventajas de los sistemas de almacenamiento BESS son numerosas: 

• Estabilizar e integrar de manera eficiente las energías renovables. 
• Contribución a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. 
• Ahorro de costes ante la posibilidad de almacenar energía cuando las tarifas son más bajas para consumirla en las horas punta. 
• Ofrece flexibilidad a la hora de gestionar la demanda de energía. 
• Sistema de respaldo ya que permite mantener la estabilidad de la red, independientemente de picos de demanda o condiciones extremas. 

Con la continua disminución de los costos de las baterías y el aumento de la eficiencia de los sistemas de almacenamiento, los BESS jugarán un papel cada vez más importante en la transición energética. Se espera que la implementación de estas tecnologías se expanda rápidamente, especialmente en mercados donde la energía renovable ha alcanzado una participación significativa en la matriz energética. En 2024, se prevé que la capacidad global de almacenamiento en baterías crezca a una tasa anual compuesta del 25%, lo que permitirá una mayor penetración de energías renovables en las redes eléctricas. 

El futuro de las energías renovables depende en gran medida de la capacidad para almacenar eficientemente la energía generada. Los BESS, junto con otras tecnologías de almacenamiento como el hidrógeno, serán elementos clave para asegurar un suministro energético estable, limpio y sostenible en los próximos años. Así, la combinación de energías renovables y almacenamiento eficiente podría revolucionar la forma en que producimos, consumimos y gestionamos la energía, acercándonos a un futuro más verde y resiliente. 

Juan Manuel Toro Pérez

Ingeniero Energético

jmtoroperez@gmail.com