La planta de energía del futuro cercano son los híbridos

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 Al combinar la energía solar y el almacenamiento de la batería, los híbridos pueden seguir proporcionando electricidad después del anochecer. Petmal a través de Getty Images

El sistema de energía eléctrica de Estados Unidos está experimentando un cambio radical a medida que pasa de los combustibles fósiles a la energía renovable. Si bien la primera década de la década de 2000 vio un gran crecimiento en la generación de gas natural, y la década de 2010 fue la década de la energía eólica y solar, los primeros signos sugieren que la innovación de la década de 2020 puede ser un auge en las plantas de energía "híbridas".

Una planta de energía híbrida típica combina la generación de electricidad con el almacenamiento de baterías en el mismo lugar. Eso a menudo significa un parque solar o eólico combinado con baterías a gran escala. Trabajando juntos, los paneles solares y el almacenamiento de baterías pueden generar energía renovable cuando la energía solar está en su punto máximo durante el día y luego liberarla cuando sea necesario después de que se ponga el sol.

Una mirada a los proyectos de energía y almacenamiento en desarrollo ofrece una idea del futuro de la energía híbrida.

Nuestro equipo en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley encontró que un asombroso Gigawatts 1,400 de los proyectos de generación y almacenamiento propuestos se han aplicado para conectarse a la red, más que todas las centrales eléctricas existentes de EE. UU. combinadas. La mayoría son ahora proyectos solares, y más de un tercio de esos proyectos involucran plantas híbridas de energía solar y almacenamiento.

Si bien estas centrales eléctricas del futuro ofrecen muchos beneficios, también Hacer preguntas sobre la mejor manera de operar la red eléctrica.

¿Por qué los híbridos están de moda?

A medida que crecen las energías eólica y solar, comienzan a tener un gran impacto en la red.

La energía solar ya supera el 25% de generación de energía anual en California y se está extendiendo rápidamente en otros estados como Texas, Florida y Georgia. Los estados del "cinturón de viento", desde las Dakotas hasta Texas, han visto despliegue masivo de aerogeneradores, con Iowa obteniendo ahora la mayor parte de su energía del viento.

Este alto porcentaje de energía renovable plantea una pregunta: ¿Cómo integramos las fuentes renovables que producen grandes pero variables cantidades de energía a lo largo del día?

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Joshua Rhodes/Universidad de Texas en Austin.

Ahí es donde entra en juego el almacenamiento. Los precios de las baterías de iones de litio han caído rápidamente ya que la producción se ha incrementado para el mercado de vehículos eléctricos en los últimos años. Si bien existen preocupaciones sobre el futuro desafíos de la cadena de suministro, también es probable que evolucione el diseño de la batería.


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La combinación de energía solar y baterías permite a los operadores de plantas híbridas proporcionar energía durante las horas más valiosas cuando la demanda es más fuerte, como las tardes y noches de verano cuando los acondicionadores de aire están funcionando al máximo. Las baterías también ayudan a suavizar la producción de energía eólica y solar, almacenan el exceso de energía que de otro modo se reduciría y reducen la congestión en la red.

Los híbridos dominan la cartera de proyectos

A fines de 2020, había 73 proyectos híbridos solares y 16 eólicos en operación en los EE. UU., que suman 2.5 gigavatios de generación y 0.45 gigavatios de almacenamiento.

Hoy en día, la energía solar y los híbridos dominan la línea de desarrollo. A finales de 2021, más de 675 gigavatios de energía solar propuesta las plantas habían solicitado la aprobación de la conexión a la red, con más de un tercio de ellas emparejadas con almacenamiento. Otros 247 gigavatios de parques eólicos estaban en línea, con 19 gigavatios, o alrededor del 8% de ellos, como híbridos.

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 La cantidad de energía solar, de almacenamiento y eólica propuesta que espera conectarse a la red ha crecido dramáticamente en los últimos años, mientras que el carbón, el gas y la energía nuclear se han desvanecido. Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Por supuesto, solicitar una conexión es solo un paso en el desarrollo de una planta de energía. Un desarrollador también necesita acuerdos de tierra y comunidad, un contrato de venta, financiamiento y permisos. Solo una de cada cuatro nuevas plantas propuestas entre 2010 y 2016 llegó a la operación comercial. Pero la profundidad del interés en las plantas híbridas presagia un fuerte crecimiento.

En mercados como California, las baterías son esencialmente obligatorias para los nuevos desarrolladores de energía solar. Dado que la energía solar a menudo representa la mayoría de poder en el mercado diurno, construir más agrega poco valor. Actualmente, el 95% de toda la capacidad solar a gran escala propuesta en la cola de California viene con baterías.

5 lecciones sobre híbridos y preguntas para el futuro

La oportunidad de crecimiento en híbridos renovables es claramente grande, pero plantea algunas preguntas que nuestro grupo en Berkeley Lab ha estado investigando.

Aquí están algunos de nuestros principales hallazgos:

  • La inversión vale la pena en muchas regiones. Descubrimos que si bien agregar baterías a una planta de energía solar aumenta el precio, también aumenta el valor de la energía. Poner la generación y el almacenamiento en la misma ubicación puede capturar beneficios de créditos fiscales, ahorros en costos de construcción y flexibilidad operativa. Mirando el potencial de ingresos en los últimos años, y con la ayuda de los créditos fiscales federales, el valor agregado parece justificar el precio más alto.

  • La coubicación también significa compensaciones. La energía eólica y solar funcionan mejor donde los recursos eólicos y solares son más fuertes, pero las baterías brindan el mayor valor donde pueden brindar los mayores beneficios de la red, como aliviar la congestión. Eso significa que hay compensaciones al determinar la mejor ubicación con el valor más alto. Los créditos fiscales federales que se pueden obtener solo cuando las baterías se ubican junto con la energía solar pueden alentar decisiones subóptimas en algunos casos.

  • No hay una mejor combinación. El valor de una planta híbrida está determinado en parte por la configuración del equipo. Por ejemplo, el tamaño de la batería en relación con un generador solar puede determinar qué tan tarde en la noche la planta puede entregar energía. Pero el valor de la energía nocturna depende de las condiciones del mercado local, que cambian a lo largo del año.

  • Las reglas del mercado eléctrico deben evolucionar. Los híbridos pueden participar en el mercado de la energía como una sola unidad o como entidades separadas, con la oferta solar y de almacenamiento de forma independiente. Los híbridos también pueden ser vendedores o compradores de energía, o ambos. Eso puede complicarse. Las reglas de participación en el mercado para los híbridos todavía están evolucionando, dejando que los operadores de plantas experimenten cómo venden sus servicios.

  • Los pequeños híbridos crean nuevas oportunidades: Las plantas de energía híbrida también pueden ser pequeñas, como la energía solar y las baterías en un hogar o negocio. Tal los híbridos se han vuelto estándar en Hawái a medida que la energía solar satura la red. En California, los clientes que están sujetos a cortes de energía para evitar incendios forestales agregan cada vez más almacenamiento a sus sistemas solares. Estos Híbridos "detrás del medidor" plantear preguntas sobre cómo deberían valorarse y cómo pueden contribuir a las operaciones de la red.

Los híbridos apenas están comenzando, pero hay muchos más en camino. Se necesita más investigación sobre las tecnologías, los diseños de mercado y las regulaciones para garantizar que la red y los precios de la red evolucionen con ellos.

Si bien quedan preguntas, está claro que los híbridos están redefiniendo las centrales eléctricas. Y pueden rehacer el sistema de energía estadounidense en el proceso.La conversación

Acerca de los Autores

Joaquín Seel, Asociado Senior de Ingeniería Científica, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley; Bentham Paulos, Afiliado, Grupo de Políticas y Mercados de Electricidad, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeleyy Will Gorman, Estudiante de Posgrado Investigador en Mercados y Políticas Eléctricas, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.


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