Analizamos la implementación de baterías de segunda vida que funcionan como sistemas de almacenamiento estacionario de energía. Esta tecnología permite esquemas de flexibilidad energética, tales como la gestión a la demanda, servicios auxiliares e interoperabilidad.

TRANSICIÓN ENERGÉTICA GLOBAL

La crisis sanitaria ocasionada por el COVID-19 fue un punto de inflexión para el sector energético a nivel mundial. Según informes de la Agencia Internacional de Energía (IEA), las emisiones de CO2 se redujeron en un 5% de sus 51 billones de toneladas producidas anualmente en un año normal. Esta disminución de toneladas equivalentes de CO2 (tCO2eq) durante el confinamiento realmente colocó nuevamente sobre la mesa el debate sobre el cambio climático y del porqué 197 países firmaron en 2015 el Acuerdo de París.

La situación actual del mercado energético global demuestra que los modelos centralizados convencionales de generación necesitarán dar paso a soluciones que respondan a las demandas actuales de las naciones que permitan la disminución de las emisiones de CO2, reducción de costes de implementación tecnológica y el Coste Nivelado de la Energía (LCOE). Además, la generación distribuida desarrolla un modelo energético descentralizado que se basa en la integración de recursos energéticos distribuidos (DER), como el autoconsumo fotovoltaico y eólico, microrredes inteligentes, almacenamiento de energía en BT y MT, comunidades energéticas locales, infraestructura de VE, etc.

AVANCES EN LA LEGISLACIÓN ENERGÉTICA ESPAÑOLA

El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) prevé que el almacenamiento sea clave para otorgar gestionabilidad y flexibilidad al sistema eléctrico y una mayor competencia en el mercado eléctrico español, donde el ‘prosumidor’ será el actor clave. Según la Estrategia de Almacenamiento Energético, las necesidades mínimas de almacenamiento para España, derivadas del PNIEC y de la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo (ELP), prevén aumentar los 8,3 GW disponibles hoy, a un valor de 20 GW en 2030 y 30 GW en 2050, de potencia de almacenamiento total disponible.

Los avances en integración de energías renovables y descentralización añadirán estabilidad a la red eléctrica, reduciendo la necesidad de utilizar combustibles fósiles, en periodos punta con centrales de ciclo combinado abasteciendo la red de energía producida por fuentes no renovables. Este despliegue tecnológico permitirá que las baterías tengan su lugar en la cadena de valor energética actual tanto en los vehículos eléctricos (VE)  como en la aplicación de sistemas de almacenamiento estacionarios.

MERCADO ACTUAL DE BATERÍAS DE SEGUNDA VIDA DE IONES DE LITIO

Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA) en su reporte, Global EV Outlook 2020’, se estima que en 2030 se retirarán entre 100 y 120 GWh de baterías de vehículos eléctricos (VE), aproximadamente unos 99 GWh/año, volumen equivalente a la producción anual actual de baterías. Se prevé que este mercado crezca más de un 25% para 2030 y que cerca de 3,4 millones de baterías de VE en el final de vida útil entren al mercado en 2025. La mejora en el ciclaje, el estado de salud (SoH) y el alto volumen son los factores que fomentarán la demanda del producto. Además, un gran número de mega factorías en la industria automotriz, sumado al crecimiento de una economía de escala, permitirá una disminución de costes cada vez más significativa y rápida.

En dicho reporte se menciona que en 2019 el precio ponderado de venta de baterías nuevas de iones de litio fue de 130 €/kWh, en lugar de los casi 920 €/kWh en 2010. El tamaño medio de la batería en todos los VE de servicio ligero vendidos (incluidos los VE con baterías e híbridos) continúa al alza; 37 kWh en 2018, 44 kWh en 2019, y actualmente está en un rango de 50-70 kWh (2021).  El segmento de mercado de las baterías de segunda vida crece para servicios a operadores de redes y clientes industriales, comerciales o residenciales para aplicaciones estacionarias que requieren un ciclaje menos demandante (100 a 300 ciclos/año).

La Unión Europea, EEUU y Asia son los actores más importantes en cuanto a la remanufactura de baterías. Estos procesos recolectan las celdas, desmantelan, diagnostican y ensamblan módulos homogéneos en buen estado para formar una batería de segunda vida. Los procesos de esta nueva industria obtienen carbonato de litio (Li2CO3), sulfato de cobalto (CoSO4) y sulfato de niquel (NiSO4) mediante métodos de pirometalurgia, hidrometalurgia y triturado mecánico. Una batería de segunda vida tiene aún entre un 50% y 80% de su estado de salud para aplicaciones de almacenamiento estacionario y una segunda vida útil de entre 8-15 años.

Alargar la vida útil de las baterías automotrices reducirá los impactos ambientales (tCO2 eq./kWh) y los costes de fabricación de nuevas baterías para la prestación de los mismos servicios. Hoy en día, el coste de una batería de segunda vida puede llegar a los 50-70 €/kWh, frente a los 150-250 €/kWh, aproximadamente, de una batería nueva. En 2025, las baterías de segunda vida serán entre un 30% y un 70% menos costosas que las baterías nuevas para estas aplicaciones estacionarias.

SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO UTILIZANDO BATERÍAS DE SEGUNDA VIDA

Edificios eficientes interactivos con la red (GEB)

El sector terciario de edificaciones, con los llamados edificios eficientes interactivos con la red (GEB), será una fuente clave de flexibilidad energética debido al control de su alta demanda energética y sus posibilidades de generación descentralizada. Estos edificios son habilitados para interconectar múltiples tecnologías de la mano de la digitalización, el blockchain, ciberseguridad y soluciones de interoperabilidad en su infraestructura eléctrica, para optimizar la flexibilidad energética debido a un alto consumo energético (HVAC, iluminación, etc) permitiendo una mayor eficiencia energética y un mejor benchmarking de la solución en el mercado español actual debido a la legislación del PNIEC.

Las baterías de segunda vida permitirán una reducción del CAPEX y OPEX entre un 35%-50% en proyectos de este sector. También una independencia energética, una economía circular, y reducción del LCOE (€/MWh). Esta década será clave para el  I+D+i, con nuevos modelos de negocio capaces de crear más alternativas de cómo producir energía renovable acelerando la transición energética y carbono neutralidad, dejando atrás las fuentes de energía tradicionales que ocasionan el cambio climático que tanto escuchamos a diario.

Marco Rodríguez Solano, Project Development Engineer.