Almacenamiento de energía | Energy storage FuturEnergy | Abril April 2018 www.futurenergyweb.es 79 namiento de calor residual del proceso de compresión de aire y su uso para calentar el aire durante la expansión. El diseño isotérmico, por el contrario, pretende mantener una temperatura constante. Varios proyectos de demostración a gran escala están planificados o en desarrollo. La investigación sobre baterías se centra en nuevos materiales y composiciones químicas que aumentarían la vida útil, mejorarían la densidad energética y mitigarían los problemas de seguridad y medioambientales. Por ejemplo, se están probando materiales de bajo coste para el electrodo negativo de las baterías de li-ion, así como soluciones orgánicas para reemplazar los electrolitos a base de agua de las baterías de flujo. Los conceptos de aire líquido y metal líquido, que utilizan oxígeno del aire en lugar de almacenar un agente oxidante internamente, se consideran potencialmente disruptivos, pero sus perspectivas comerciales siguen siendo inciertas. La I+D en tecnologías basadas en el hidrógeno es muy activa. Los esfuerzos actuales se centran en mejorar la viabilidad de la electrólisis del agua (reduciendo los costes de capital de las membranas de intercambio de protones y aumentando la eficiencia mediante el uso de conceptos de alta temperatura); evaluar la idoneidad de mezclar hidrógeno con gas; desarrollar métodos para usar hidrógeno para fabricar combustibles sintéticos; y continuar investigando el almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruros metálicos y en formaciones subterráneas. Economía del almacenamiento de electricidad La inversión inicial en una instalación de almacenamiento comprende dos componentes principales: un coste por unidad de potencia (en $/kW) y un coste por unidad de capacidad energética (en $/kWh), que varían significativamente según la tecnología. La combinación de potencia y capacidad energética es, por lo tanto, crucial para evaluar la competitividad de las diferentes tecnologías. Las aplicaciones imponen otro componente importante de la economía de almacenamiento: la frecuencia de los ciclos de carga y descarga. El ciclado afecta la amortización de los costes de capital y los costes anuales de reemplazo, que tienen un impacto significativo en la economía de la batería. El precio de la electricidad también es un factor clave en la economía del almacenamiento. Usualmente, los operadores de almacenamiento intentan aprovechar los diferenciales de precio de la electricidad (cargando cuando el precio es bajo y descargando cuando es alto), pero esto no es posible en todas las aplicaciones. La economía del almacenamiento de electricidad sigue siendo inestable. Los costes tienden a superar los beneficios financieros, aunque el arbitraje de precios y el aplazamiento de la inversión en la red pueden hacer que las inversiones en almacenamiento sean rentables en algunos países. Agrupar varias aplicaciones de almacenamiento parece ser una gran palanca para ayudar a que el almacenamiento de electricidad sea rentable. Los proyectos recientes en EE.UU. ponen de manifiesto que los proyectos a gran escala pueden ser económicos, pero los proyectos a pequeña escala (comerciales/ residenciales) siguen sin ser rentables. También es necesario eliminar las barreras regulatorias, como hacer que las plantas de almacenamiento sean elegibles para participar en servicios auxiliares, recompensar a los activos de respuesta rápida o permitir que los operadores de red posean instalaciones de almacenamiento. of pumped hydro capacity is ageing and not designed to help balance variable renewables, R&D is also being directed at upgrading existing plants and increasing their flexibility (e.g. using variable-speed turbines). Several CAES concepts, which should become more efficient by reducing or avoiding gas use, are also in development. Adiabatic compressed air involves the storage of waste heat from the air compression process and its use to heat up the air during expansion. The isothermal design, meanwhile, aims to maintain a constant temperature. Several large-scale demonstration projects are planned or under development. Battery research is focused on newmaterials and chemical compositions that would increase lifespan, enhance energy density andmitigate safety and environmental issues. For instance, lowercost materials for the negative electrode of the li-ion battery are being tested, as are organic solutions to replace the water-based electrolytes of flow batteries. Liquid-air and liquid-metal concepts that use oxygen from the air instead of storing an oxidising agent internally are often considered potentially disruptive, but their commercial prospects remain uncertain. R&D of hydrogen-based technologies is highly active. Current efforts are focused on improving the viability of water electrolysis (by reducing the capital costs of proton exchange membranes and increasing efficiency through the use of high-temperature concepts); assessing the suitability of blending hydrogen with gas; developing methods of using hydrogen to manufacture synthetic fuels; and continuing to investigate hydrogen storage in the form of metal hydrides and in underground formations. Economics of electricity storage Initial investment in a storage facility comprises two principal components: a cost per unit of power (in $/kW) and a cost per unit of energy capacity (in $/kWh), that vary significantly according to the technology. The combination of power rating and energy capacity is therefore crucial in assessing the competitiveness of different technologies. Applications dictate another major component of storage economics: the frequency of charging and discharging cycles. Cycling affects the amortisation of capital costs and annual replacement costs, which have significant impacts on battery economics. The price of electricity is a key factor in storage economics, too. Usually, storage operators try to take advantage of electricity price spreads (charging when the price is low and discharging when it is high), but this is not possible in all applications. The economics of electricity storage remain shaky. Costs tend to outweigh the financial benefits, although price arbitrage and grid-investment deferral may make investments in storage profitable in some countries. Bundling several storage applications together seems a strong lever in helping electricity storage to become profitable. Recent projects in the US highlight that utility-scale projects can be economical but small-scale (commercial/residential) projects remain uneconomic. Removing regulatory barriers, such as making storage plants eligible to participate in ancillary services, rewarding fast response assets, or allowing network operators to own storage facilities. Volante de inercia de la subestación Mácher 66 kV (Lanzarote, España). Foto cortesía de REE | Flywheel at the Mácher 66 kV substation (Lanzarote, Spain). Photo courtesy of REE
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