El almacenamiento de energía de corta y larga duración es esencial para la transición a la energía limpia

La adopción de las energías renovables se está acelerando en todo el mundo, especialmente la eólica y la solar, a medida que los gobiernos y las empresas se esfuerzan por cumplir los objetivos de reducción de emisiones relacionados con el cambio climático y por impulsar la seguridad energética. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) prevé que el crecimiento de la capacidad de las energías renovables será un 50% mayor entre 2021 y 2026 que entre 2015 y 2020.1 A pesar de estas sólidas perspectivas, será necesario un desarrollo aún más rápido de las energías renovables para alcanzar las emisiones netas globales a mediados de siglo y mantener el calentamiento global por debajo de 1,5˚C en 2100.2 En nuestra opinión, la adopción generalizada de sistemas de almacenamiento de energía es clave para alcanzar los altos niveles de generación de energía renovable necesarios para reducir las emisiones en el sector eléctrico.

En este informe, exploramos cómo la proliferación mundial de energías renovables puede impulsar un rápido crecimiento del almacenamiento de energía en los próximos años, siendo los sistemas de almacenamiento de energía de corta y larga duración esenciales para la transición energética verde.

Puntos clave

  • La capacidad y la generación de almacenamiento de energía van a crecer rápidamente en los próximos años, impulsadas por la proliferación mundial de las energías renovables, los problemas de suministro de la red, el apoyo de los gobiernos y la reducción de los precios de la tecnología.
  • Esperamos que la rápida adopción de sistemas de almacenamiento de energía en baterías de corta duración cree oportunidades de inversión en toda la cadena de valor de las energías renovables y las baterías, incluidos los desarrolladores de energías renovables, los fabricantes de sistemas de almacenamiento y los mineros de minerales críticos.
  • El creciente apoyo gubernamental a los sistemas de almacenamiento de energía de larga duración podría respaldar las redes eléctricas y acelerar considerablemente el desarrollo de la energía eólica, solar y de hidrógeno. Para alcanzar los objetivos del sector de energía neta cero, el crecimiento de estos sistemas podría representar una oportunidad de inversión de entre $1,5 y $3 billones.3

Una transición exitosa de la energía limpia requiere soluciones de almacenamiento de
energía

En 2021, la capacidad de generación de energía renovable creció un 9,1 % hasta alcanzar algo menos de 3.065 gigavatios (GW).4 A nivel mundial las energías renovables representaron el 81% de todas las nuevas adiciones de capacidad el año pasado, impulsadas por los sectores de la energía eólica y solar.5 Esperamos que continúe el fuerte crecimiento de las energías renovables, con previsiones de que la capacidad alcance los 4.800 GW en 2026.6 En contexto, 4.800 GW equivalen aproximadamente a la capacidad mundial de combustibles fósiles y energía nuclear combinada.7 En total, se prevé que las energías renovables representen el 95% de todo el crecimiento de la capacidad eléctrica entre 2022 y 2026.8

Las sólidas perspectivas de crecimiento de las energías renovables se deben a varios factores. Muchos gobiernos están intensificando los esfuerzos de mitigación del cambio climático, incluyendo el apoyo a la adopción de energías renovables a través de créditos fiscales, subsidios y licitaciones y subastas de proyectos renovables. En EE.UU., el Presidente Biden fijó el objetivo de alcanzar un sector eléctrico libre de contaminación por carbono para 2035.9 Además, las empresas buscan su propio suministro de energía renovable para cumplir sus objetivos de sostenibilidad. En 2021, las empresas adquirieron 31,1 GW de energía renovable en todo el mundo a través de acuerdos de compra de energía (PPA).10 Los tres principales compradores de energía limpia el año pasado fueron Amazon, Microsoft y Meta.11

Además, los avances tecnológicos, incluidos los de las turbinas eólicas y los módulos solares, hacen que la energía eólica y la solar sean cada vez más competitivas en cuanto a costos con respecto a las fuentes de energía tradicionales, al tiempo que aumentan el rendimiento y la eficiencia generales. Además, las tecnologías de los sistemas de almacenamiento de energía están mejorando y haciéndose más competitivas en cuanto a costos debido a la caída de los costos de las baterías y al aumento de las ayudas públicas en muchos países, como Estados Unidos y China.12 Según BloombergNEF, se prevé que el almacenamiento de energía en el mundo se dispare, pasando de 17GW/34 gigavatios hora (GWh) en 2020 a 358GW/1.028GWh en 2030.13 Estados Unidos y China parecen ser los mayores mercados de almacenamiento de energía, y también se espera que India, Australia, Alemania, Japón y el Reino Unido experimenten un fuerte crecimiento.14

El panorama del almacenamiento de energía incluye soluciones de almacenamiento de energía de corta y larga duración. El almacenamiento de energía de corta duración (SDES), también conocido como almacenamiento de energía de corta duración, se define como cualquier sistema de almacenamiento capaz de descargar energía durante un máximo de 10 horas a su potencia nominal. El almacenamiento de energía de larga duración (LDES) es cualquier sistema capaz de descargar energía a su potencia nominal durante 10 o más horas.15 Esperamos que ambos tipos de almacenamiento sean necesarios para equilibrar las redes eléctricas cada vez más renovables en escalas de tiempo horarias, diarias, semanales e incluso estacionales.

En nuestra opinión, la adopción generalizada de los sistemas de almacenamiento de energía es esencial para que las energías renovables representen una parte importante del sistema eléctrico mundial, y el creciente despliegue del almacenamiento de energía tiene el potencial de acelerar el crecimiento de la energía eólica y solar. Como fuentes de energía intermitentes, la producción de energía eólica y solar no suele coincidir con los picos de demanda energética.16 La variabilidad plantea retos a los gobiernos que se enfrentan a los crecientes problemas de suministro de la red, sobre todo en medio de los crecientes riesgos de fenómenos meteorológicos extremos que interrumpen la producción de electricidad.17 En EE.UU., la crisis eléctrica en Texas debido a las temperaturas extremadamente frías de febrero de 2021 y el riesgo de apagones en California debido a la prevalencia de los incendios forestales son dos ejemplos que ponen de relieve la importancia de adoptar tecnologías de estabilización de la red. La energía renovable combinada con sistemas de almacenamiento de energía ofrece una solución potencial.18

El crecimiento del almacenamiento de energía en baterías abarca las cadenas de
suministro de energías renovables y baterías

Los proyectos de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) suelen tener una duración de almacenamiento corta, de entre 4 y 6 horas.19 Los diseños de BESS pueden utilizar una variedad de químicas de baterías, como las de iones de litio, níquel, sodio y plomo-ácido.20 Sin embargo, los sistemas de iones de litio dominan el espacio. Más del 90% de la capacidad de almacenamiento de energía instalada en Estados Unidos procedía de sistemas de iones de litio a finales de 2019, de forma similar al resto del mundo.21, 22

Se espera que los BESS de iones de litio continúen dominando el mercado de almacenamiento de energía a nivel mundial durante la próxima década debido a su creciente competitividad de costos y a su cadena de suministro establecida.23 Dada la fuerte perspectiva de crecimiento, el mercado mundial de almacenamiento de energía en baterías podría pasar de $10.900 millones de en 2022 a $31.200 millones de en 2029. Durante toda la década, el mercado de almacenamiento de energía en baterías podría crecer a una tasa de crecimiento anual compuesta
(CAGR) del 16,3%.24

El creciente mercado de BESS crea oportunidades para los promotores de proyectos de energías renovables. Los principales promotores de energías renovables, como NextEra Energy Resources, Enel Green Power, AES Corp. y Vistra Corp., están ampliando rápidamente sus proyectos de almacenamiento de energía en baterías.25 Entre los proyectos operativos más destacados se encuentran el Centro de Almacenamiento de Energía Manatee, de 409MW/900 megavatios hora (MWh), de Florida Power & Light, una empresa de servicios públicos regulada por NextEra, y el Centro de Almacenamiento de Energía Moss Landing, de 400MW/1.600MWh, de Vistra, en California. Los dos proyectos se encuentran entre los mayores BESS del mundo.26 Vistra tiene previsto ampliar Moss Landing con un sistema de baterías adicional de 350MW/1.400MWh.27

Los promotores de energías renovables podrían encontrar más oportunidades de desarrollo eólico y solar a medida que el almacenamiento de energía aumente, ya que el almacenamiento de energía es una solución potencial para las infraestructuras de transmisión y distribución insuficientes y congestionadas.28 En particular, los sistemas de almacenamiento de energía ofrecen varios beneficios potenciales, como la mejora de la fiabilidad de la red, el aplazamiento de las mejoras de transmisión y el alivio de la congestión de la transmisión.29,30 La falta de transmisión o la congestión de las líneas son un obstáculo principal para el desarrollo generalizado de las energías renovables en muchos países, incluyendo Estados Unidos y Chile.31,32

Por ello, los promotores de energías renovables están combinando cada vez más proyectos eólicos y solares con proyectos de BESS para crear sistemas de energía híbridos. De los 14,5 GW de capacidad de almacenamiento en baterías registrados a finales de 2020 que se pondrán en marcha en EE.UU. hasta 2024, el 63% se ubicará junto con proyectos de energía solar y un 9% adicional con proyectos de energía eólica.33 Los proyectos híbridos de energías renovables más almacenamiento tienen el potencial de reducir los costos iniciales de mejora de la transmisión y de interconexión, reducir la cantidad de producción de electricidad que se restringe en tiempos de exceso de oferta y ampliar la ventana de tiempo en la que un proyecto puede enviar electricidad a la red.34

La rápida adopción de los BESS también puede crear oportunidades en toda la cadena de suministro de almacenamiento de energía en baterías. Los principales fabricantes de sistemas de almacenamiento de energía en baterías, como Tesla y Fluence Energy, una empresa conjunta de Siemens y AES Company, informaron de una fuerte demanda hasta el primer trimestre de 2022.35,36 Fluence Energy añadió 600MW en pedidos de proyectos de almacenamiento de energía, un aumento del 525% en comparación con el primer trimestre de 2021.37 El crecimiento del almacenamiento de energía también podría aumentar la demanda para los mineros de litio y otros minerales críticos, como el cobre, el cobalto, el níquel y los elementos de tierras raras.
Dependiendo del ritmo de crecimiento de las tecnologías de energía limpia, como los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía, la demanda de litio podría ser entre 13 y 43 veces mayor en 2040 que en 2020. La demanda de cobalto y níquel podría ser entre 6 y 20 veces mayor.38

El desarrollo de los sistemas LDES cobra un nuevo impulso

Los sistemas de almacenamiento de energía de larga duración ofrecen una producción de energía estable que va de 10 horas a días, semanas e incluso temporadas, lo que mejora la fiabilidad de la red en comparación con los sistemas de almacenamiento de energía de corta duración.39 Los sistemas LDES existen desde hace décadas, sobre todo en forma de sistemas hidroeléctricos de almacenamiento por bombeo. Sin embargo, los costos, los permisos y las barreras tecnológicas, además de la falta de apoyo normativo, han impedido que los sistemas LDES se adopten a gran escala.40,41

Sin embargo, esperamos que esto cambie, ya que están surgiendo importantes oportunidades de crecimiento para las tecnologías LDES. Para alcanzar los objetivos globales del sector de la energía neta cero, se estima que los sistemas LDES deben multiplicarse por 400 desde los niveles actuales hasta 85-140TWh para 2040.42 En julio de 2021, el Departamento de Energía de EE.UU. anunció una iniciativa denominada “Long Duration Storage Shot”, que pretende reducir los costos de los sistemas LDES en un 90% para 2030.44

Esperamos que el crecimiento de los sistemas LDES pueda crear también oportunidades de inversión en energías renovables. Al igual que los BESS, los sistemas LDES podrían ayudar a desbloquear el potencial de la energía eólica y solar en la generación de energía, sobre todo cuando las renovables empiecen a alcanzar el 60-70% de la cuota de mercado.45 Una mayor estabilización de la red podría convertir a las renovables en una opción más adecuada en comparación con las fuentes tradicionales de energía de carga base estable como el gas natural, el carbón y la energía nuclear.

Además, la necesidad de sistemas LDES presenta un caso de uso considerable para el hidrógeno, especialmente el hidrógeno verde. Como muestra la tabla siguiente, el almacenamiento de energía basado en el hidrógeno tiene el potencial de almacenar energía durante semanas o meses, por lo que estos proyectos podrían utilizarse para compensar las diferencias estacionales en la producción de electricidad.46 os proyectos de conversión de energía en hidrógeno a escala industrial están todavía en las primeras fases de desarrollo. No obstante, se espera que en los próximos años se pongan en marcha proyectos piloto, como el proyecto HYFLEXPOWER de 12 MW en Francia.47

La mayoría de las demás tecnologías LDES también se encuentran en las primeras fases de adopción. Los tipos de sistemas LDES que esperamos que despeguen a escala comercial son el almacenamiento de energía en aire comprimido, el almacenamiento de energía en aire líquido, las baterías que no son de iones de litio y los sistemas de almacenamiento de energía basados en el hidrógeno. Se espera que la adopción de estas tecnologías varíe debido a la idoneidad de la ubicación y a las limitaciones de los costos.

Conclusión: El almacenamiento de energía y las energías renovables crean oportunidades

Las fuentes de energía renovable, sobre todo la eólica y la solar, representarán la mayor parte del crecimiento del sector eléctrico en los próximos años. Pero para aprovechar al máximo este crecimiento potencial se necesitan sistemas fiables de almacenamiento de energía que puedan reforzar las redes energéticas ya sometidas a la presión de la creciente variabilidad y el cambio climático. Esperamos que las oportunidades de inversión se materialicen en toda la cadena de valor de las energías renovables y el almacenamiento de energía en baterías, incluyendo los mineros de minerales críticos, los fabricantes de tecnologías BESS y los desarrolladores de energías renovables.

A largo plazo, esperamos que el potencial de los sistemas de almacenamiento de energía de larga duración gane finalmente tracción, acelerando las oportunidades en los espacios de las energías renovables, el almacenamiento de energía y el hidrógeno.