El sistema eléctrico mundial atraviesa una grave crisis estructural debido a su enfoque en aumentar constantemente la producción energética, dejando a un lado el potencial que tiene su almacenamiento para abastecer la demanda en horas picos con los mismos recursos. Una solución poca costosa para el Estado y favorable para los usuarios es el concepto “Vehicle 2 Grid”. Este concepto permite que los autos eléctricos sean un banco de reserva energética y que sus propietarios puedan vender energía a la red.
Ecuador: sin sistema de almacenamiento
Supongamos por un momento que, por algún evento misterioso, la producción de energía del mundo se detuviese. Las represas no recibiesen más caudal en sus turbinas, las centrales geotérmicas se enfriasen, la gasolina y el gas simplemente dejen de carburar, y el neutrón, que incesantemente bombardea los núcleos de uranio para la fisión, declarase una tregua.
En los Estados Unidos, país dotado de una robusta y diversificada matriz energética, se estima que, de darse un escenario así, su red podría funcionar por apenas 43 minutos; mientras que, en Ecuador, cuyo Sistema Nacional Interconectado depende mayoritariamente de la generación hidroeléctrica, tal eventualidad detendría al país en cuestión de segundos o menos.
Esta preocupación es hipotética, ya que, de un lado la ingeniería de las instalaciones se basa en la presencia de fuentes relativamente estables, y el peligro de que toda la infraestructura colapse al mismo tiempo resulta inverosímil.
Sin embargo, consideraciones de este tipo sirven para ilustrar cómo, junto al vital problema ecológico de la descarbonización de la producción energética, surge otra cuestión que es igual o más crítica, la de la escasa capacidad de almacenamiento de energía.
Almacenar la energía renovable en tiempo óptimos y consumirla en momentos de escasez
Mucha de la electricidad disponible es desperdiciada por los malos hábitos de los usuarios, gran parte no se aprovecha dados los límites de diseño de nuestros aparatos, y otra porción aguarda a ser utilizada indefinidamente en el tomacorriente.
Por ello, aunque se puede, y se debe, progresar hacia la racionalización del uso de la electricidad a través del cambio cultural y de tecnología más eficiente, la posibilidad de captar energía, acumularla, y luego, cuando sea necesario, liberarla, representa un sueño que alivianaría el peso de agregar más poder a la red a medida que crece la población.
Aún más, los sistemas limpios que conocemos permanentemente se ven abocados a lidiar con la intermitencia del suministro. Le ocurre por ejemplo a la energía fotovoltaica, que depende de la luminosidad del sol, lo que la vuelve inútil por las noches, cuando es más necesaria; y la energía eólica que, sometida al vaivén de las corrientes de aire, encarece la construcción de parques que exigen superficies muy amplias en sitios de alta ventosidad.
Por lo tanto, ahorrar la energía generada por todo tipo de fuentes en los momentos óptimos, y poder disponer de ella para usarla durante los picos de consumo o en situaciones de escasez, permitiría conservar recursos, mejorar el rendimiento de la red y lógicamente volverla más rentable. Estos son objetivos muy válidos, pero ¿cuáles son las probabilidades reales de acumular energía en gran escala?
Los sistemas de almacenamiento energético tienen algunas variantes, pero por su plausibilidad y alcance las más importantes son las centrales hidroeléctricas reversibles.
Solución costosa y poco aplicable
Los sistemas de almacenamiento energético en red tienen algunas variantes, pero por su plausibilidad y alcance las más importantes son las centrales hidroeléctricas reversibles (CHR). Su principio es sencillo, consiste en complementar una represa hidroeléctrica con un sistema de bombeo ubicado a algunos kilómetros río abajo, de modo que el caudal pueda ser elevado nuevamente hacia el punto de toma, y así retroalimentarla.
En realidad, más que un acumulador, se trata de un interesante método de recirculación de agua. Piénsese, por ejemplo, lo útil que algo así hubiese sido para el Ecuador de los años 1993 y 2009, cuando el estiaje en la central Paute desencadenó oleadas de apagones que dejaron ingentes pérdidas económicas.
El problema es que llevar a la práctica las CHR es bastante más complejo que explicarlas, pues requiere de condiciones que no siempre confluyen. El volumen de agua a mover es enorme, lo que inhibe que funcionen en cualquier topografía; luego, el bombeo demanda mucha energía que debe provenir de una fuente distinta a la presa para revestir al sistema de confiabilidad; y, por último, la recuperación energética jamás será óptima, generando pérdidas en el orden del 20%. Por todo ello, las CHR seguirán siendo una excepcionalidad.
La solución: mega bancos de baterías
Según y conforme, no parece que el almacenamiento energético provenga de megaproyectos, por lo menos no por el momento, pero ello no significa que deba descartarse. Algo importante está pasado en el nivel micro, como una silenciosa revolución liliputiense.
Durante años hemos utilizado baterías, primero las de carbón-zinc y alcalinas, las que se agotan y luego se desechan; luego arribaron las recargables de computadoras y teléfonos celulares. Hoy en día, gracias al uso de nuevos elementos, nuevas combinaciones químicas, y nuevas técnicas de manufactura, las baterías alcanzan desempeños, hasta hace poco, inimaginables.
Una batería ideal debe caracterizarse por alta densidad energética, alta densidad de potencia, un elevado número de ciclos de carga y descarga (vida útil), poseer costos manejables (para la producción en masa), y finalmente debe ser segura.
Ahora bien, toda batería cuenta de tres partes fundamentales, un ánodo, un cátodo y un electrolito; los elementos que se utilicen para esas funciones influirán en el rendimiento. Para muchos, la mejor combinación es níquel-cobalto-aluminio; Tesla, la compañía liderada por Elon Musk, propulsaba sus autos con baterías de este tipo. Sin embargo, la escasez de cobalto y su alto precio, ha determinado que Tesla, y otras compañías importantes como CATL, el mayor fabricante de baterías del mundo, favorezcan la tecnología litio-hierro-fosfato (LFP).
El litio es un elemento altamente reactivo, al punto que no se encuentra libre en la naturaleza. Sin embargo, mediante combinaciones de ión-litio, y electrolitos polímeroplásticos y ferrosos, se ha logrado doblegar esa reactividad, logrando baterías sorprendentes, de mayor capacidad en menor espacio, de excelente reversibilidad (facilidad de cargarse y descargarse miles de veces), y elevada seguridad frente a incendios, cortocircuitos etc.
Con ello, CATL se prepara para lanzar su “batería infinita” para autos eléctricos que promete rebasar los 2 millones de km o 16 años de vida. Mientras que Elon Musk presentó la batería de litio-hierro más grande del mundo, destinada a almacenar hasta 129 megavatios generados por un parque eólico al sur de Australia. Además, la difusión de las baterías de litio ha permitido que su precio caiga en un 87% entre 2010 y 2019, con un promedio ponderado por volumen de 156 USD/kWh.
Con un número suficiente de autos eléctricos conectados al mismo tiempo, se podría estabilizar virtualmente cualquier red local.
El auto eléctrico: un banco que puede generar ingresos
En este contexto, Vehicle 2 Grid, describe la alternativa de que los automóviles eléctricos sean un banco de reserva energética diaspórico, al cual puede acudir la red central en momentos de necesidad. A través de un sistema de cargadores bidireccionales, con las que normalmente se alimenta autos, el propietario tiene también la opción de devolver (y vender) electricidad a la red.
Esto es posible ya que, en promedio, el tiempo de parqueo de los automotores privados alcanza el 95% del día. Por lo tanto, los vehículos eléctricos almacenan más energía que la que demandan en un día típico. Entonces la capacidad reversible de baterías como las LFP o NCA entra en juego, ya que, como se dijo pueden cargarse y descargarse con eficiencia.
Desde luego, toda transferencia energética genera pérdidas de entre el 20 y 30%, por lo que V2G debe entenderse solamente como un sistema de apoyo secundario, pero con un número suficiente de autos conectados al mismo tiempo, se podría estabilizar virtualmente cualquier red local. Además, es previsible que las fronteras de estos sistemas se amplíen aún más, por la continua caída en los precios de las baterías, lo que facultará que los domicilios cuenten también con baterías energizadas a partir de los vehículos de sus propietarios; o mejor todavía, con la siguiente generación de modelos autocargables, es decir carros que al desplazarse producen su propia energía.
En países como Ecuador estas escenas aparecen futuristas, sin embargo, el que parque automotor pueda ofrecer una cantidad sustantiva de energía al refuerzo del sistema interconectado, depende de un simple y llano hecho, el contar con un buen número de vehículos eléctricos. Es tiempo de hacerlo realidad.
