Almacenamiento de energía en México: Freno a la variabilidad energética

En los últimos años el término “tecnología climática” ha surgido en los referentes industriales de todo el mundo, este concepto se puede definir como tecnologías que se enfocan explícitamente en reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) o en apoyar fuentes y soluciones que abordan los impactos del calentamiento global en general.

Una de las tecnologías climáticas que está tomando cada vez más relevancia para los sistemas eléctricos, no solo mundiales sino también en México, es el almacenamiento de energía.

Parte del porqué de esta notable relevancia, se debe al gran aliado que es el almacenamiento para las fuentes de energía renovables, como la solar fotovoltaica, y también a que, tomando la energía como una prioridad, se ha convertido en una pieza clave en la transformación de los sistemas eléctricos en sistemas más resilientes a intermitencias y con menor impacto negativo en el medio ambiente. 

No es secreto que las fuentes renovables de energía, como la solar o la eólica, están sujetas a su variabilidad, es decir, solo se puede obtener energía de este tipo de fuentes en el momento en que se dispone del recurso natural, cuando hay sol o cuando hay viento.

Por lo mismo, las tecnologías de almacenamiento de energía son un complemento ideal para este tipo de fuentes pues permiten el equilibrio entre la oferta y la demanda energética, evitando desperdicios cuando hay un exceso de oferta de energía y entregando la energía necesaria en momentos de baja generación. 

Según la Agencia Internacional de Energía, si llegamos a tener una producción energética con cero emisiones contaminantes, los sistemas de almacenamiento serán nuestro principal aliado para fomentar la flexibilidad en los sistemas eléctricos mundiales; esto es, tener la capacidad de suministrar flujos de energía constantes a pesar de variaciones en la generación o consumo en la red.

Es importante mencionar que existen diferentes formas de almacenar energía y, por lo mismo, existen diversas clasificaciones para los sistemas de almacenamiento. En este artículo puedes identificar la tecnología de almacenamiento con más detalle.

Actualmente los sistemas de almacenamiento en baterías de ion litio son los más utilizados para la acumulación energética, esto debido a que las baterías de litio no requieren mucho mantenimiento regular y tienen una mayor densidad de energía, es decir, pueden almacenar más energía en un espacio reducido.

En este artículo profundizamos en cómo funcionan exactamente los sistemas de baterías para almacenamiento de energía (BESS, por sus siglas en inglés). 

Dentro del panorama del almacenamiento de energía, México no es la excepción a lo anterior, pues el almacenamiento en baterías se utiliza convencionalmente para almacenar energía generada por proyectos en generación distribuida en el país.

Es así que el almacenamiento de energía se ha vuelto una prioridad en México al multiplicar la fuerza de las energías renovables permitiendo integrarlas a la mezcla energética y, al mismo tiempo, aumentar la capacidad de las plantas de energía existentes. 

Situación en México

Dentro del esquema generación distribuida, el 99.3% corresponde a energía solar fotovoltaica, equivalente a una capacidad instalada de 2,611 Megawatts (MW), de acuerdo con la Comisión Reguladora de Energía (CRE).

Además, el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) indicó que tan solo la generación eléctrica solar en 2021 aumentó 61% en comparación con los combustibles fósiles en el país.

Lo anterior indica un escenario favorable y puede significar un futuro sólido para el desarrollo del almacenamiento de energía en México, junto con fuentes renovables de energía. Tomando en cuenta también la creciente demanda de baterías en sectores como hospitales, centros comerciales u hoteles, además del sector de autos eléctricos y el de dispositivos móviles como celulares y tablets.

México se encuentra dentro de los diez primeros países en tener los mayores recursos de litio en el mundo, de acuerdo con el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés) el país cuenta con 1.7 millones de toneladas de este mineral, aproximadamente el 2% de todo el planeta. 

Lo anterior fue considerado por el Estado Mexicano el pasado 20 de abril de 2022 cuando se publicó el Decreto por el que se reforman y adicionan diversas disposiciones de la Ley Minera, donde se reconoce al litio como patrimonio de la Nación, tomando en cuenta su regularización, exploración, explotación y comercialización en el país. 

El Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE), dentro del Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN) proyecta que para el periodo 2022-2036 se podrían instalar alrededor de 4,505 MW en sistemas de almacenamiento de energía en el país.

Lo anterior, según explica PRODESEN elaborado por la Secretaría de Energía, con el objeto de aumentar la flexibilidad operativa y la confiabilidad del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), además de su resiliencia ante el incremento esperado de la generación a partir de fuentes solar y eólica, incluida la generación distribuida.

Regulaciones del almacenamiento de energía en México

Con el apoyo de la Secretaría de Energía (SENER) y el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT), el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) organizó en 2019 un taller para evaluar el uso de sistemas de almacenamiento de energía en México. 

El reporte derivado de este taller toma en cuenta, entre otras cuestiones, el incluir a los sistemas de almacenamiento de energía en las Reglas del Mercado Eléctrico, así como en la planeación de la Red Nacional de Transmisión y de las Redes Generales de Distribución; también incluye el establecer la normativa para la prueba, certificación e interconexión de los sistemas de almacenamiento, promover investigación y desarrollo tecnológico de dispositivos y almacenamiento (baterías de iones metálicos, químicas y supercapacitores con enfoque en energías renovables) y difundir la viabilidad técnico-económica de los sistemas de almacenamiento de energía en México para facilitar su aceptación.

De acuerdo con el reporte de SolarPower Europe de 2022, a finales de 2021 la energía solar fotovoltaica en México superó los 7 Gigawatts (GW) de capacidad instalada, combinando generación distribuida y generación a gran escala.

Además, el país agregó 1.5 GW de capacidad solar fotovoltaica solo en 2021, lo que resultó en que la energía solar tenga una participación del 7.9% en la producción de electricidad nacional. 

Por lo anterior, y si la tendencia de las energías renovables obedece la expectativa de crecimiento, se estima que en 10 años México requerirá 2.3 GW de almacenamiento para evitar distorsiones en la red eléctrica y contrarrestar la variabilidad de la energía solar y eólica.

Como consecuencia de esta necesidad, y en línea con los objetivos del taller antes mencionado, se publicó el “Acuerdo por el que la Secretaría de Energía aprueba y publica la actualización de la Estrategia de Transición para Promover el Uso de Tecnologías y Combustibles más Limpios, en términos de la Ley de Transición Energética” en el Diario Oficial de la Federación en febrero del 2020. 

Esta publicación contiene líneas de acción acordes con lo establecido en el taller hecho por el INEEL, además de los objetivos de promover modelos de negocio que faciliten la integración de los sistemas de almacenamiento en la cadena de valor y publicar información del Mercado Eléctrico que facilite la modelación del almacenamiento de energía en el SEN.

Almacenamiento de energía para el sector industrial mexicano

El almacenamiento de energía poco a poco ha ido ganando terreno en el sector industrial en México, no solo como una forma de aprovechar y almacenar energía renovable, sino también como contribuidor a la estabilidad, confiabilidad y seguridad de las redes de distribución y maquinaria. 

Hoy más que nunca se busca asegurar el futuro energético debido a la crisis de energía actual, por lo que las industrias han empezado a notar las diversas ventajas que este tipo de tecnología ofrece: 

Integración de renovables

Como mencionamos al principio, los sistemas de almacenamiento de energía facilitan la integración de renovables en la red eléctrica al balancear los períodos de exceso y deficiencia de energía derivados de la variabilidad, volviendo a este tipo de fuentes económicamente viables a largo plazo.

Alternativa a inversiones en infraestructura energética

Contar con un sistema BESS (Battery Energy Storage System) reduce la necesidad de realizar grandes inversiones en infraestructura energética al reducir los problemas de congestión de las líneas de transmisión, liberando energía en las horas punta y ayudando a estabilizar las redes de distribución y transmisión.

En un sector tan demandante de energía como es el industrial, es común que la red eléctrica esté congestionada en horas punta con alta producción y no se utilice completamente la energía en el resto del tiempo con menor demanda.

Calidad y confiabilidad del sistema al reducir picos de demanda

Otra de las ventajas de los sistemas de almacenamiento es que ayudan a equilibrar las cargas eléctricas entre las horas punta y las horas intermedias de consumo. 

En el caso de México, aunque existen diversas tarifas industriales en el país, la tarifa GDMTH (Gran Demanda en Media Tensión Horaria) designada a empresas con una demanda superior a los 100 kilowatts (kW) al mes, tiene un esquema horario de tres niveles: base, intermedio y punta. Donde el costo de la energía varía dependiendo del momento del día en el que se consume.

Cuanto mayor sea la demanda, mayor será el costo de la electricidad y viceversa; así, los precios bajan durante las horas de menor actividad y suben cuando la red está más saturada por la demanda.

El sistema de almacenamiento acumula la energía cuando la demanda es baja y la descarga en los períodos de mayor consumo, permitiendo ahorrar en las tarifas eléctricas y gestionar la demanda y la oferta de la misma.

Asimismo, el almacenamiento también mejora la calidad de la electricidad al estabilizar la frecuencia y controlar el voltaje, y contribuye a la confiabilidad del sistema al ser también una reserva de capacidad.

Reducen gastos operativos con desplazamiento de carga 

Específicamente para el sector productivo, los sistemas de almacenamiento de energía ayudan a disminuir los gastos operativos de las industrias. Como mencionamos, en México los precios de la electricidad para el sector industrial fluctúan en diferentes momentos y su precio varía dependiendo de la tarifa eléctrica que se tenga.

Los sistemas de almacenamiento de energía permiten el desplazamiento de carga, es decir, regulan la compra de energía a un precio bajo durante los períodos de menor actividad, la almacenan y utilizan la energía acumulada cuando el precio y la producción aumentan, evitando comprar energía en los horarios con los precios más altos.

Por lo tanto, independientemente de la temporada y de la demanda de electricidad, el almacenamiento puede disminuir los precios de la energía y estabilizar los gastos operativos de la empresa supliendo los picos de demanda con energía almacenada.

Acceso energético en zonas aisladas con microrredes

El poder almacenar energía hace posible las microrredes, es decir, redes de energía distribuida que pueden conectarse al SEN o ser totalmente independientes.

Las microrredes independientes ubicadas en regiones remotas pueden contar con sistemas de almacenamiento integrados con fuentes de energía renovable, las cuales permiten la generación de energía constante, ayudan a evitar altos costos y disminuyen la contaminación del aire asociada con los generadores diésel.

Proyecto industrial de almacenamiento de energía en México

Tomando en cuenta las ventajas anteriores, específicamente dentro de la industria en México, algunos usuarios que operan con la tarifa GDMTH pueden generar ahorros de hasta el 40% del total de su recibo con un sistema de almacenamiento, dado que su recibo se compone de diferentes conceptos que el almacenamiento puede reducir haciendo un desplazamiento de carga y reduciendo los picos de demanda en el horario punta.

Además de los ahorros que puede generar al evitar pérdidas por esos cortes de energía o daños de equipos sensibles.

En un ejemplo concreto, a continuación mostramos el caso de un sistema de almacenamiento instalado y gestionado por Enlight. 

El sistema en cuestión, lleva más de dos años en operación dando servicio a una empresa en la industria de alimentos en la zona norte del país, con una capacidad de almacenamiento de 2 MW y 4 Megawatts-hora (MWh). 

En la siguiente gráfica podemos observar que el consumo promedio de la ubicación en donde se encuentra el sistema es de 1,800 kW (línea de color naranja). En el horario punta (20:00 - 22:00 hrs), se compensa un alto porcentaje del suministro de la red (morado) por energía proporcionada por el sistema de almacenamiento de energía (amarillo).

Una vez descargado el sistema, durante el horario base (00:00 - 04:00 hrs), se recarga el sistema de almacenamiento con la energía de la red eléctrica mientras ofrece su tarifa más baja, evitando así la compra de energía a un alto precio.

Lo anterior es un ejemplo de la reducción de picos de demanda y de desplazamiento de carga (cuando el sistema se carga durante el horario base).

En el citado caso se pueden desglosar los ahorros en tres. El primero es debido al factor de capacidad (que se relaciona a la demanda) y que le ha generado ahorros a la empresa de más de 18 mil dólares mensuales. El segundo, debido a la energía ahorrada en kilowatts-hora (kWh), es cercano a 3 mil dólares mensuales.

Por último, el tercero se debe al respaldo energético que ofrece el sistema de almacenamiento brindando continuidad operativa. En este caso, debido a las pérdidas del cliente por minuto de paro en las operaciones, los ahorros son de 9 mil dólares mensuales. 

Cabe mencionar que la inteligencia del sistema se adecúa a cada cliente, se puede aumentar o disminuir la cantidad de carga apartada para continuidad operativa dependiendo de las necesidades del sitio. Al disminuir el porcentaje destinado al respaldo, aumentan los ahorros de capacidad y energía. 

En el ejemplo mostrado el cliente obtiene ahorros de 360 mil dólares anuales.

Almacenamiento de energía para México

Los sistemas de energía híbrida que combinen la energía eléctrica proveniente de la red y de una fuente de energía renovable, como la solar, permite a las empresas reforzar sus sistemas de autoconsumo y, cuando se incluye el almacenamiento en baterías para dar soporte y calidad al sistema, se logra mejorar la eficiencia de los procesos productivos equilibrando los picos de oferta y demanda. 

Esto representa una solución integral y rentable que atiende las necesidades de flexibilidad de los sistemas energéticos del sector industrial.

Por otro lado, las empresas que producen y almacenan su propia energía son menos dependientes de las redes eléctricas tradicionales que pueden ser susceptibles a cortes o interrupciones en el suministro, con un consumo de energía más eficiente que protege a las empresas a largo plazo.

Así, el almacenamiento ayuda también a igualar la oferta con la demanda a medida que se incorpora más energía renovable a la red eléctrica.

Tomando en cuenta lo anterior, en el pronóstico de octubre de 2022 de la empresa de investigación BloombergNEF (BNEF) se proyecta que las instalaciones de almacenamiento de energía alcanzarán los 411 GW acumulados para finales del 2030 a nivel mundial, lo cual prevé un 13% adicional de capacidad de lo estimado anteriormente.

Precisamente por la importancia que van adquiriendo estos equipos en el Sistema Eléctrico Nacional, es indispensable que su instalación sea segura y realizada únicamente por personal capacitado y certificado, al igual que sucede con los sistemas fotovoltaicos propiamente dichos para generación distribuida.

En Enlight somos expertos en sistemas de almacenamiento de energía industriales, además de dominar su integración con la energía solar fotovoltaica y la instalación y diseño de microrredes inteligentes de energía limpia; soluciones que ayudan a reducir la inversión en redes eléctricas y facilitan el autoconsumo sustentable y eficiente en el sector productivo. 

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías permiten diversificar los recursos energéticos de México, proporcionando flexibilidad, solidez y robustez a los sistemas de generación eléctrica, dando un paso más hacia la eficiencia y transición energética industrial. 

Si estás buscando adquirir un sistema de almacenamiento de energía en México o necesitas una opinión experta sobre su desarrollo e implementación, no dudes en contactarnos para comenzar.