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Hoy en día, las redes eléctricas están orientándose cada vez más hacia configuraciones combinadas de solar y almacenamiento, donde los paneles solares trabajan junto con baterías de iones de litio o sistemas de baterías de flujo. La idea principal es bastante sencilla: almacenar el exceso de electricidad generada durante el día para poder utilizarla cuando la demanda aumente por la noche o cuando la red sufra inconvenientes. Con las energías renovables representando ya más del 20 por ciento de la electricidad en varias regiones, las compañías eléctricas ya no ven estos sistemas de baterías como complementos deseables, pero no esenciales. Por el contrario, empiezan a considerarlos como componentes fundamentales de la infraestructura de la red, algo que debe planificarse desde el comienzo en lugar de añadirse posteriormente como una idea adicional.
Agregar almacenamiento junto a las granjas solares las convierte en fuentes de energía mucho más flexibles. Tome como ejemplo la planta solar de 250 megavatios en Arizona. Durante las horas punta de la tarde, cuando todos encienden sus luces y electrodomésticos, el sistema de baterías integrado del sitio entró en funcionamiento con 100 megavatios durante cuatro horas, utilizando su capacidad de 400 megavatios hora. Esto evitó que aquellas antiguas plantas eléctricas a gas tuvieran que arrancar solo para unas pocas horas adicionales. Este tipo de configuraciones reduce la necesidad de líneas eléctricas de larga distancia y puede reiniciar la red tras cortes importantes. Según estudios recientes del NREL, las empresas eléctricas están logrando ahorros de alrededor del 40 por ciento en los ajustes de frecuencia complejos necesarios para mantener el equilibrio cuando combinan almacenamiento con sus instalaciones solares.
Mirando el panorama general, claramente ha habido un impulso en la cantidad de almacenamiento de energía que se está agregando a las instalaciones solares a gran escala en toda América. Según Market.us del año pasado, alrededor de tres cuartas partes de todos los proyectos solares planificados para 2023 hasta 2024 incluirán algún tipo de sistema de baterías. ¿Qué significa esto realmente? Bueno, nuestro país ya cuenta con alrededor de 20,7 gigavatios de baterías operativas en la actualidad. Eso es realmente impresionante, ya que podrían mantener la luz encendida en aproximadamente 15 millones de hogares si hubiera un apagón que durara cuatro horas seguidas. Varios estados que han establecido metas para la producción de energía limpia están empezando a exigir que nuevas granjas solares incluyan soluciones de almacenamiento integradas. Esta iniciativa regulatoria crea oportunidades para empresas interesadas en modernizaciones. Los expertos estiman que esta exigencia por sí sola podría generar alrededor de doce mil millones de dólares cada año solo para actualizar los sistemas existentes con respaldo adecuado de baterías hacia mediados de la próxima década.
Los proyectos solares a escala de red eléctrica dependen en su mayoría de baterías de iones de litio en la actualidad, ya que ofrecen alrededor del 90 % de eficiencia de ciclo completo y los precios han bajado considerablemente recientemente, hasta unos $89 por kWh según cifras de 2023. Estas baterías funcionan muy bien cuando necesitamos mucha potencia rápidamente durante unas pocas horas, generalmente entre 4 y 8 horas de almacenamiento. Pero ahora están apareciendo nuevos competidores en el mercado, como las baterías de hierro-aire y de flujo de zinc-bromuro, que parecen más adecuadas para situaciones en las que realmente necesitamos almacenar energía durante períodos mucho más largos, quizás desde 12 horas hasta más de 100 horas. Los investigadores también han logrado avances en materiales catódicos, superando la marca de densidad energética de 300 Wh por kg en las baterías de iones de litio, lo que significa que las empresas pueden instalar sistemas de baterías más pequeños sin sacrificar capacidad en sus parques solares.
Las baterías de estado sólido están avanzando significativamente frente a los problemas de descontrol térmico gracias a sus diseños de electrolito cerámico que pueden alcanzar densidades energéticas superiores a 500 Wh/kg. Este tipo de rendimiento las convierte en candidatas ideales para soluciones de almacenamiento solar a gran escala donde el espacio es un factor importante. Mientras tanto, la tecnología de iones de sodio ha avanzado bastante últimamente, ofreciendo capacidades similares a las de las primeras generaciones de baterías de litio, pero con un costo de producción aproximadamente un 40 por ciento menor. Los materiales utilizados en estas celdas de sodio también son mucho más fáciles de obtener en comparación con los metales de tierras raras, y compuestos como los análogos del azul de Prusia están ganando popularidad en los círculos de fabricación. Ambas innovaciones encajan perfectamente en lo que muchos países planean para sus redes eléctricas en la próxima década o así. La mayoría de los gobiernos apuntan a una integración de energía renovable del aproximadamente 95 por ciento para 2035, y estas nuevas opciones de baterías ayudan a abordar dos grandes desafíos al mismo tiempo: los riesgos de seguridad asociados a las químicas tradicionales y el creciente problema de la escasez de materias primas necesarias para la producción masiva.
Los sistemas de baterías solares están siendo adoptados rápidamente en la actualidad, pero enfrentan grandes problemas al conectarse a la red eléctrica. Aproximadamente el 40 por ciento de los proyectos de energías renovables que presentan retrasos señalan problemas relacionados con la conexión a través de las colas de interconexión, según datos del NREL de 2023. Nuestra red actual fue diseñada para un flujo unidireccional de electricidad, por lo que tiene dificultades para manejar la energía que regresa desde todos esos pequeños sistemas solares con almacenamiento distribuidos en los barrios. Esto significa que las empresas eléctricas necesitan invertir grandes sumas en la modernización de subestaciones solo para mantener el sistema funcionando correctamente. Otro problema surge por la falta de compatibilidad entre los inversores. El equipo más antiguo simplemente no cuenta con las capacidades necesarias para regular adecuadamente los voltajes durante los constantes ciclos de carga y descarga por los que pasan las baterías.
Lograr una correcta gestión térmica es absolutamente crítico para sistemas de almacenamiento de baterías a gran escala. Cuando las temperaturas no se controlan adecuadamente, esto puede reducir hasta en un 30% la vida útil de estas baterías antes de necesitar ser reemplazadas, según investigaciones de DNV realizadas en 2022. La mayoría de las regulaciones industriales actuales exigen sistemas de refrigeración de respaldo junto con tecnología avanzada de supresión de incendios capaz de detener cualquier situación peligrosa de sobrecalentamiento en tan solo ocho segundos. Desde el punto de vista económico, la gestión térmica representa aproximadamente el 18% del costo total de instalación de un sistema BESS. Para una instalación de 100 MW, esto suele representar un gasto adicional de unos 1,2 millones de dólares. Es una cantidad considerable, pero necesaria dada la sensibilidad de estos sistemas a los problemas térmicos.
Aunque las baterías de litio-ion dominan el 92% de los nuevos proyectos de almacenamiento solar (Wood Mackenzie 2024), los desarrolladores enfrentan un compromiso crítico:
Un estudio de Lazard de 2024 demostró que sobredimensionar los bancos de baterías en un 20% incrementa el ROI del proyecto gracias a una vida útil del sistema 30% más larga, a pesar de los mayores costos iniciales.
Los cambios en las políticas gubernamentales están marcando una diferencia real en la rapidez y en la posibilidad de desplegar baterías solares en todo el país. Aproximadamente quince estados en Estados Unidos han comenzado a exigir sistemas de almacenamiento de energía para cualquier nueva granja solar superior a 50 megavatios. Al mismo tiempo, existe algo llamado FERC Order 841 que sigue modificando la forma en que las empresas eléctricas reciben pagos en los mercados mayoristas. Según SEIA, si logramos simplificar todos esos requisitos de permisos y documentación, podríamos ver alrededor de 15 gigavatios en proyectos solares combinados con almacenamiento avanzando finalmente hacia 2026. Esto ocurriría principalmente porque todos coinciden en las reglas básicas de seguridad y en cómo se conectan entre sí las distintas partes de la red eléctrica.
Tome como ejemplo la instalación de Moss Landing en California para ilustrar lo que ocurre cuando los paneles solares y las baterías trabajan juntos para abordar problemas en la red durante esos momentos punta extremos. El lugar cuenta con alrededor de 1,6 gigavatios-hora de almacenamiento conectados a paneles solares, lo que significa que podría suministrar electricidad a más de 300.000 hogares durante aproximadamente cuatro horas, justo cuando más se necesita por las noches. Lo realmente interesante es que el sistema logró reducir multas para los operadores de red en casi 28 millones de dólares anuales gracias a su capacidad para regular la frecuencia. Nada mal considerando que siguió funcionando con una eficiencia cercana al 98 % incluso cuando los incendios forestales dejaron fuera de servicio partes de la red de transmisión el verano pasado.
La instalación de baterías solares más grande de Florida, con una capacidad de 900 MWh, redujo el uso de plantas eléctricas de pico a base de combustibles fósiles en aproximadamente un 40 % durante la temporada de huracanes gracias a unos algoritmos de distribución bastante inteligentes. Lo que hace que este sistema funcione tan bien es su integración con una granja solar cercana de 75 MW. Almacenando el exceso de energía solar generada al mediodía, las baterías pueden liberar electricidad cuando la demanda alcanza picos entre las 7 y las 9 de la tarde cada día. Este enfoque inteligente ahorra alrededor de 3,2 millones de dólares anuales solo en costos de congestión. La verdadera magia sucede cuando llegan esos días tormentosos y la red necesita apoyo adicional, pero las fuentes tradicionales de energía podrían estar comprometidas o simplemente ser demasiado costosas para operar a toda capacidad.
Una instalación reciente de 300 MW/450 MWh Tesla Megapack demuestra cómo las baterías solares pueden intervenir cuando las redes necesitan apoyo adicional. A mediados de 2023, tras el inesperado cese de funcionamiento de una importante central eléctrica de carbón, estas baterías entraron en acción en tan solo 140 milisegundos, aproximadamente 60 veces más rápido de lo que logran las antiguas centrales térmicas. Gracias a esta rápida respuesta, alrededor de 650 mil hogares pudieron mantenerse con energía eléctrica durante una situación que podría haber sido un apagón masivo. Lo que hace esto aún más impresionante es que el sistema mantuvo una eficiencia del 92%, incluso cuando fue utilizado parcialmente durante el día. Este desempeño en condiciones reales ofrece una sólida evidencia de que combinar diferentes fuentes de energía funciona bien, facilitando la integración de energías renovables en nuestra infraestructura eléctrica existente sin comprometer la fiabilidad.
Los sistemas de baterías solares están volviéndose más inteligentes gracias a la inteligencia artificial que ayuda a gestionar cómo cargan y descargan energía, así como su interacción con la red eléctrica. El software inteligente analiza aspectos como las condiciones climáticas, cómo varían los costos de electricidad durante el día y los patrones actuales de consumo energético. Según Startus Insights de 2025, este tipo de sistema inteligente puede aumentar el rendimiento de la inversión para quienes operan estos sistemas entre un 12 % y un 18 % en comparación con los sistemas fijos antiguos. En instalaciones a gran escala donde están involucradas muchas baterías, el aprendizaje automático traslada la energía automáticamente entre diferentes bancos de baterías e inversores. Esto ayuda a proteger las baterías contra un desgaste prematuro y mantiene las diferencias de voltaje por debajo del 2 %, lo cual es muy importante cuando se trata de apoyar redes eléctricas que no son muy estables o robustas.
Los híbridos solar-eólico-batería ahora representan el 34% de las nuevas instalaciones renovables, permitiendo la entrega continua de energía limpia las 24 horas del día mediante:
Estudios recientes destacan que las plantas híbridas logran una utilización de capacidad del 92% frente al 78% de las plantas solares independientes, con la integración de almacenamiento en el mismo lugar suavizando el 83% de las fluctuaciones en la producción relacionadas con la intermitencia.