Hogar, barrio, red

Jul 26, 2023

El tamaño importa. Y en el caso de las baterías, también funciona.

Las baterías domésticas y a escala de red desempeñan un papel fundamental en la transición a la energía limpia. Aunque brindan servicios diferentes, pueden ser similares a las baterías de barrio.

Y, si bien alcanzar una mayor cantidad de almacenamiento en todo el Mercado Eléctrico Nacional (NEM) es un objetivo, no es el único objetivo del almacenamiento. El funcionamiento del almacenamiento y los servicios que pueden proporcionar las baterías también son fundamentales para el futuro del sistema energético.

Después de instalar la primera batería comunitaria en un centro urbano en Victoria el año pasado, hemos tenido muchas conversaciones con miembros de la comunidad, gobiernos y representantes de la industria. A menudo nos preguntan: ¿por qué serían necesarias baterías vecinales si podemos instalar más baterías de red y domésticas?

Aquí exploramos esta cuestión y destacamos que las baterías vecinales tienen un papel que desempeñar.

La cantidad de capacidad de almacenamiento (es decir, kilovatios-hora por dólar invertido) es sólo uno de los objetivos de las baterías en la transición energética, que a menudo se enfatiza. Pero además, también hay que hablar de las diferentes funciones y en qué escalas pueden operar los diferentes tipos de baterías.

Comencemos con el panorama general.

Se necesita mucho más almacenamiento para alcanzar el escenario de cambio gradual previsto por el Operador del Mercado Energético Australiano (AEMO) de 63 GW de capacidad gestionable. Para lograrlo será necesario almacenamiento en todas sus formas. Pero existe incertidumbre sobre las distintas escalas de soluciones de almacenamiento necesarias, cómo difieren, se cruzan y contribuyen a este objetivo.

Articular estos matices es importante para dar forma al mejor entorno político y de inversión que permita la capacidad de almacenamiento cuántica y funcional necesaria para un sistema energético, que se suministra principalmente mediante generación variable de energía renovable.

A modo de descripción general, hemos creado una tabla comparativa para iniciar esta discusión. Le recomendamos que utilice el gráfico para iniciar una conversación dentro de su propia red.

Originalmente incluimos el “microalmacenamiento”, que abarcaría teléfonos, computadoras portátiles y tal vez scooters eléctricos y bicicletas, pero nos dimos cuenta de que no agregaría mucho valor a esta conversación. Pero reconocemos que la escala de almacenamiento sí existe.

También optamos por utilizar el término baterías de “escala de red”, que también se conocen comúnmente como “escala de servicios públicos” o simplemente “baterías grandes”.

Nos gustaría llamar su atención sobre tres características de este gráfico:

A continuación, analicemos si las baterías locales pueden consolidar la red. Entendemos por firmeza el mantenimiento de la producción de una fuente de energía intermitente (incluida la generación variable de energía renovable) a lo largo del tiempo para lograr un suministro estable para satisfacer la demanda. Esto podría ocurrir en un solo día o incluso en varias estaciones.

Aquí, consideramos dos formas generales de reafirmación:

El primer tipo de reafirmación se refiere a "mover" la energía para suavizar los picos y valles en la generación experimentados con las energías renovables (es decir, días nublados o tranquilos).

Si bien las baterías locales pueden proporcionar esta función hasta cierto punto, no necesariamente se cargan en los momentos en que AEMO envía la mayoría de los generadores renovables.

El segundo tipo de reafirmación tiene menos que ver con la energía y más con mantener una producción de energía constante de un generador renovable.

Es mucho más fácil para los operadores de sistemas eléctricos (AEMO y proveedores de servicios de red) gestionar una red predominantemente renovable cuando hay cierta previsibilidad en la producción de los generadores y no están sujetos a la variabilidad en tiempo real del clima voluble, como las nubes pasajeras. y velocidades fluctuantes del viento.

Por lo tanto, las baterías a escala de red y otros proveedores firmes (incluida la hidráulica) serán una parte crítica de un sistema energético que depende en gran medida de la generación variable de energía renovable.

Sin embargo, además de cumplir con los objetivos de almacenamiento definidos por AEMO, también necesitaremos objetivos de funcionamiento para la red de bajo voltaje. Es decir, baterías que pueden abordar otros síntomas de un sistema eléctrico abastecido con mucha energía renovable a nivel de distribución (por ejemplo, procedente de paneles solares en los tejados).

En este caso, las baterías vecinales pueden desempeñar un papel clave.

Como se describe en nuestro Informe de rendimiento del año 1, mostramos que hacer funcionar una batería local una vez al día (cargar durante el día y descargar durante el pico de la tarde) no solo puede ayudar a aplanar el problema de la curva de pato y respaldar la red, sino que también ganamos $8,417. (ex GST) durante 10 meses (sin los Servicios auxiliares de control de frecuencia [FCAS] aún habilitados). El próximo ejercicio económico promete ser más lucrativo.

Dentro de las redes de distribución de baja tensión existen dos puntos críticos comunes: la sobretensión y las limitaciones de carga. Aquí destacamos que la cantidad de almacenamiento no es la única necesidad. De hecho, existen necesidades funcionales de nuestra red que solo pueden satisfacerse mediante soluciones de almacenamiento en baterías, como las baterías de vecindario.

Durante el día, mientras brilla el sol, la exportación del exceso de generación solar hace que aumente la tensión en la red de distribución. Esto puede hacer que los inversores reduzcan la potencia o se disparen y apaguen, lo que corta la producción solar por completo.

Esta es la razón por la que algunos clientes están sujetos a límites de exportación de sus sistemas solares, lo que reduce la cantidad de energía que pueden vender a la red. Por lo general, en áreas de alta penetración solar, cuanto más se aleja el alimentador del transformador, más aumenta el voltaje, por lo que los inversores más alejados del transformador correrán el riesgo de dispararse primero.

Como respuesta a este riesgo de la generación solar, el gobierno de Victoria está introduciendo un “mecanismo de respaldo de emergencia para la energía solar”.

“Con un respaldo de emergencia, los proveedores de servicios de red pueden apagar o apagar remotamente los sistemas solares en los tejados durante una emergencia de suministro de energía para evitar apagones. El respaldo de emergencia se introducirá para sistemas solares de techo nuevos y de reemplazo en enero de 2024 para sistemas grandes y en julio de 2024 para sistemas pequeños y medianos. Los hogares y empresas que ya cuentan con energía solar en los tejados no se verán afectados”.

El costo esperado del mecanismo de respaldo para los hogares solares es de entre $ 4 y $ 7 en tarifas de alimentación perdidas por año. Además, si bien será necesaria cierta reducción de las energías renovables en momentos de alta generación y demanda mínima, el mecanismo de respaldo conduciría a una significativa "generación perdida" a partir de energía solar distribuida.

Las baterías vecinas, a diferencia de las baterías a escala de red, pueden ayudar a aliviar esta presión y reducir el riesgo de sobretensión en el nivel de bajo voltaje. Lo hacen mediante el 'remojo solar' durante el día y descargando durante los períodos de máxima demanda. También pueden aumentar la capacidad de una red de bajo voltaje para dar cabida a más exportaciones de energía solar de los hogares.

Debido a que los transformadores de distribución suelen tener una vida útil de varias décadas, muchos se han dimensionado según requisitos históricos que ahora se han superado.

Algunos transformadores experimentan habitualmente una utilización superior al 100%, lo que significa que están transfiriendo más energía de la que tienen nominal durante los picos de demanda. Reemplazar los transformadores es costoso y los costos se trasladan a los consumidores en forma de tarifas de red.

Sin embargo, el almacenamiento despachable (como una batería local) aguas abajo del transformador puede aliviar la presión de los transformadores. Las baterías vecinales pueden aumentar la capacidad de carga de la red suministrando energía directamente a los hogares sin pasar por el transformador.

Además, la electrificación generalizada de hogares y empresas generará una mayor demanda de electricidad. Nos gustaría señalar el gran trabajo de Rewiring Australia y el movimiento de electrificación doméstica que esto ha provocado.

Esta tendencia, aunque positiva en general, exacerbará los límites de carga y puede causar que los voltajes caigan durante los períodos de máxima demanda (lo que se conoce como “caída de voltaje”). Esto es algo que todos, especialmente los proveedores de servicios de redes de distribución (DNSP), deberíamos querer evitar.

Dadas las limitaciones técnicas de nuestras redes de distribución existentes, un aumento tanto de la generación integrada como de la electrificación requerirá una regulación más flexible y dinámica del voltaje y, muy probablemente, almacenamiento conectado de bajo voltaje.

Cambiando de marcha ahora, una nota rápida sobre cómo los vehículos eléctricos (EV) podrían compararse con los servicios proporcionados por las baterías del vecindario. Nos gusta pensar en los vehículos eléctricos más como baterías sobre ruedas.

El control de frecuencia y la reafirmación mediante cambio de hora son técnicamente posibles para los vehículos eléctricos, pero no están disponibles actualmente. Esto dependería de la tecnología del vehículo a la red y de permitir que los vehículos eléctricos participen en el mercado. Sin embargo, hoy en día no conocemos un camino claro para ello.

Las baterías de los vehículos eléctricos no son estáticas y es posible que no siempre estén disponibles para respaldar la red. Incluso si las baterías de los vehículos eléctricos pueden técnicamente realizar los mismos servicios que las baterías locales, los servicios de los vehículos eléctricos competirán, presumiblemente, con aquello para lo que fueron diseñados: conducir.

En este contexto, las baterías locales siguen siendo una solución prometedora para cerrar la brecha en los requisitos de nuestra función de almacenamiento de energía.

Estos sistemas comunitarios de almacenamiento de energía pueden atender tanto a la red de distribución de bajo voltaje como a las necesidades específicas de las comunidades locales. Esto los convierte en una solución de almacenamiento tipo "navaja suiza" con la versatilidad necesaria para satisfacer las necesidades cambiantes de los sistemas de energía modernos.

Para ser absolutamente claro, además de las baterías locales, apoyamos el lanzamiento de baterías domésticas, otras baterías denominadas "detrás del medidor", baterías de red y vehículos eléctricos: ¡que florezcan mil baterías! Necesitamos todo el almacenamiento que podamos conseguir.

Más allá de lo que muestra la tabla comparativa, las baterías locales también tienen el potencial de transformar el mercado energético y generar impulso social en torno a la energía renovable.

Ya están siendo financiados por los gobiernos estatal y federal y pueden operar bajo nuevas estructuras de tarifas de prueba que respalden sus servicios.

Desde nuestra experiencia en la Yarra Energy Foundation, un activo de almacenamiento compartido dentro de la comunidad nos ha permitido iniciar innumerables conversaciones y crear conciencia sobre nuestro sistema energético y el uso personal de electricidad, otro beneficio que se pasa por alto por completo desde la perspectiva del "cuanto de almacenamiento". "

Lloyd Heathfield y Tim Shue son de la Fundación Yarra Energy