Explore la tendencia de desarrollo del mercado de sistemas de almacenamiento de energía de batería

Según una encuesta realizada por la consultora de tecnología de limpieza Apricum, el número de sistemas de almacenamiento de energía de batería (BESS) para aplicaciones estacionarias ha comenzado a aumentar drásticamente, incluidas las aplicaciones distribuidas y a escala de servicios públicos. Según estimaciones recientes, se espera que las ventas aumenten de aproximadamente $ 1 mil millones en 2018 a $ 20 mil millones a $ 25 mil millones en 2024.

Apricum identificó tres impulsores principales del crecimiento en los sistemas de almacenamiento de energía de baterías fijas (BESS): Primero, desarrollos positivos en los costos de las baterías. El segundo es un marco regulatorio mejorado, los cuales aumentan la competitividad de las baterías. En tercer lugar, el sistema de almacenamiento de energía de batería fija (BESS) es un mercado en crecimiento para servicios direccionables.

Costo de la batería

Un requisito previo clave para el uso generalizado de los sistemas de almacenamiento de energía de batería fija (BESS) es la reducción de costos asociada durante la vida útil de la batería. Esto se logra principalmente reduciendo los gastos de capital, mejorando el desempeño o mejorando las condiciones de financiamiento.

Los gastos de capital:

La tecnología del sistema de almacenamiento de energía de batería fija (BESS) con la mayor reducción de costos en los últimos años es una batería de iones de litio, que ha caído de aproximadamente $ 500-600 / kWh en 2012 a $ 300- $ 500 / kWh. Esto se debe principalmente a la posición dominante de la tecnología en aplicaciones móviles como la industria "3C" (computadoras, comunicaciones, electrónica de consumo) y vehículos eléctricos, y las economías de escala resultantes. En este contexto, Tesla planea reducir aún más el costo de las baterías de iones de litio mediante la producción de la planta "Giga-Factory" de 35 GWh / kW en Nevada, Alevo, un fabricante estadounidense de baterías de almacenamiento de energía, también ha anunciado un plan similar para transformar una fábrica de cigarrillos abandonada en una planta de fabricación de baterías de 16 GWh.

Hoy en día, la mayoría de las nuevas empresas de tecnología de almacenamiento de energía están trabajando en otras formas de adoptar bajos gastos de capital. Se dieron cuenta de que sería difícil cumplir con la producción de baterías de iones de litio y empresas como Eos, Aquion o Ambri estaban diseñando sus baterías para cumplir con ciertos requisitos de costos desde el principio. Esto se puede lograr utilizando una gran cantidad de materias primas económicas y tecnologías altamente automatizadas para electrodos, membranas de intercambio de protones y electrolitos, y subcontratando su producción a contratistas de fabricación a escala global como Foxconn. Como resultado, Eos dijo que su sistema de megavatios tiene un precio de solo $ 160 / kWh.

Además, las adquisiciones innovadoras pueden ayudar a reducir el costo de inversión de un sistema de almacenamiento de energía de batería fija (BESS). Por ejemplo, Bosch, BMW y la empresa sueca Vattenfall están instalando un sistema de almacenamiento de energía fijo de 2MW / 2MWh basado en baterías de iones de litio utilizadas en el BMW i3 y el sedán ActiveE.

Actuación:

Los parámetros de rendimiento de la batería se pueden mejorar gracias a los esfuerzos de los fabricantes y operadores para reducir el costo de los sistemas de almacenamiento de energía de la batería (BESS). La vida útil de la batería (ciclo de vida y ciclo de vida) claramente tiene un gran impacto en la economía de la batería. A nivel de fabricación, la vida útil se puede extender agregando aditivos patentados a los químicos activos y mejorando el proceso de producción para lograr una calidad de batería más uniforme.

Obviamente, la batería siempre debe funcionar de manera efectiva dentro del rango operativo de su diseño, por ejemplo, en lo que respecta a la profundidad de descarga (DOD). La vida del ciclo se puede extender significativamente limitando la profundidad potencial de descarga (DOD) en la aplicación o usando un sistema con una capacidad mayor que la requerida. Un conocimiento detallado de los límites operativos óptimos obtenidos a través de rigurosas pruebas de laboratorio, además de contar con un sistema de gestión de baterías (BMS) adecuado, es una gran ventaja. La pérdida de eficiencia de ida y vuelta se debe principalmente a la histéresis inherente a la química de la celda de la batería. El uso de una tasa de carga o descarga adecuada, así como el mantenimiento de una buena profundidad de descarga (DOD), ayuda a mantener una alta eficiencia.

Además, la energía eléctrica consumida por los componentes del sistema de batería (refrigeración, calefacción o sistema de gestión de la batería) afecta la eficiencia y debe mantenerse al mínimo. Por ejemplo, al agregar elementos mecánicos a una batería de plomo-ácido para evitar la formación de dendrita, se puede aliviar la degradación de la capacidad de la batería con el tiempo.

Condiciones de financiación:

Las operaciones bancarias del programa Sistema de almacenamiento de energía de batería fija (BESS) a menudo se ven afectadas por registros de desempeño limitados y la inexperiencia de las instituciones financieras en el desempeño, mantenimiento y modelos comerciales de almacenamiento de energía de batería.

Los proveedores y desarrolladores del programa Battery Energy Storage System (BESS) deben intentar mejorar las condiciones de inversión, por ejemplo, mediante esfuerzos de garantía estandarizados o mediante un proceso de prueba integral para implementar baterías.

En general, a medida que los gastos de capital anteriores disminuyan y el número de baterías continúe aumentando, la confianza de los inversores aumentará y sus costos de financiamiento disminuirán.

2. Marco regulatorio

Sistema de almacenamiento de energía por batería implementado por WEMAG / Younicos

Como todas las tecnologías relativamente nuevas que ingresan a mercados maduros, el sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) se basa en cierta medida en un marco regulatorio favorable. Al menos esto significa que el sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) no tiene barreras para la participación en el mercado. Idealmente, las agencias gubernamentales verán el valor de los sistemas de almacenamiento fijo y motivarán sus aplicaciones en consecuencia.

Un ejemplo de la eliminación de los efectos de su barrera de aplicación es la Orden No. 755 de la Comisión Reguladora de Energía Federal de EE. UU. (FERC), que requiere que las ISO3 y RTO4 proporcionen pagos de rendimiento más rápidos, precisos y superiores para los recursos MW-MILIEE55. Desde que el operador independiente PJM adaptó en consecuencia su mercado eléctrico mayorista en octubre de 2012, la escala de almacenamiento de energía ha ido en aumento. El resultado es que en los EE.UU. 62 megavatios de equipos de almacenamiento de energía desplegados en 2014, tres puntos el segundo son los productos de almacenamiento de energía de PJM.

En Alemania, los usuarios residenciales que compran sistemas solares y de almacenamiento de energía pueden obtener préstamos a bajo interés del banco de desarrollo del gobierno alemán KfW y recibir hasta un 30% de descuento sobre el precio de compra. Hasta ahora, esto ha provocado la instalación de aproximadamente 12.000 sistemas de almacenamiento de energía, pero debe tenerse en cuenta que otros 13.000 sistemas de almacenamiento de energía se construyen fuera del programa.

En 2013, la Autoridad Reguladora del Estado de California (CPUC) solicitó que para 2020, el sector de servicios públicos deba comprar 1.325 GW de capacidad de almacenamiento de energía. El programa de adquisiciones está diseñado para demostrar cómo las baterías pueden modernizar la red y ayudar a integrar la energía solar y eólica.

Los ejemplos anteriores son todos eventos importantes que han atraído una atención significativa en el campo del almacenamiento de energía. Sin embargo, cambios más pequeños, a menudo inadvertidos, en las reglas pueden tener un fuerte impacto en la aplicabilidad regional del Sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS). Entre los posibles ejemplos se incluyen:

Simplemente reduciendo los requisitos de capacidad mínima del principal mercado de almacenamiento de energía de Alemania, se permitirá que los sistemas de almacenamiento de energía residencial participen como plantas de energía virtuales, fortaleciendo aún más el caso de negocios del Sistema de almacenamiento de energía de batería distribuida (BESS).

El elemento central del Tercer Programa de Reforma Energética de la UE, que entró en vigor en 2009, es la separación de las operaciones de generación y venta de energía de las empresas de energía de sus redes de transmisión. En este caso, debido a algunas incertidumbres legales, no se comprenden completamente las condiciones bajo las cuales el Operador del Sistema de Transmisión (TSO) podrá operar el sistema de almacenamiento de energía. Las mejoras legislativas sentarán las bases para una aplicación más amplia de los sistemas de almacenamiento de energía por batería (BESS) en el soporte de la red.

3. Mercado de servicios direccionables

Soluciones de energía AEG

Las tendencias específicas en el mercado mundial de la electricidad están provocando una creciente demanda de servicios y, en principio, se pueden utilizar los servicios de sistemas de almacenamiento de energía de batería fija (BESS). Las tendencias relevantes son:

Debido a la volatilidad de la energía renovable y la mayor flexibilidad del suministro de electricidad durante los desastres naturales, la demanda de flexibilidad en los sistemas de energía está aumentando. Aquí, los proyectos de almacenamiento de energía pueden proporcionar servicios auxiliares como control de frecuencia y voltaje, mitigación de la congestión de la red, ajuste de energía renovable y arranque en negro.

Expansión e implementación de infraestructura de generación y transmisión y distribución de energía debido al envejecimiento o capacidad insuficiente, y mayor electrificación en áreas rurales, en este caso, el Sistema de Almacenamiento de Energía en Batería (BESS) se puede utilizar como una alternativa para retrasar o evitar inversiones en infraestructura para estabilizar las redes de la isla o mejorar la eficiencia de los grupos electrógenos diesel en sistemas fuera de la red.

Los usuarios finales industriales, comerciales y residenciales están luchando para hacer frente a facturas de electricidad más altas, especialmente debido a los cambios de precios y los costos de la demanda. Para los propietarios (potenciales) de energía solar residencial, la disminución de las tarifas de alimentación afectará la viabilidad económica. Además, el suministro de energía a menudo no es confiable y la calidad de la energía es deficiente. Las baterías estacionarias pueden ayudar a aumentar el autoconsumo, realizar un "recorte de picos" y un "cambio de picos" al mismo tiempo que proporcionan un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS).

Obviamente, para satisfacer esta demanda, existen varias opciones tradicionales de almacenamiento no energético. Si la batería constituye una mejor opción debe evaluarse caso por caso y puede variar mucho de una región a otra. Por ejemplo, aunque hay algunos casos comerciales positivos en Australia y Texas, etc., estos casos deben superar el problema de la transmisión a larga distancia. La longitud típica del cable del nivel de media tensión en Alemania es de menos de 10 km, lo que hace que la red tradicional. La expansión es una alternativa de menor costo en la mayoría de los casos.

En general, no es suficiente proporcionar servicios utilizando únicamente el Sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS). Por lo tanto, los servicios deben incorporarse a la “pila de beneficios” para reducir costos y compensar a través de múltiples mecanismos. Comenzando con la aplicación con la mayor fuente de ingresos, primero debe usar la capacidad disponible para aprovechar las oportunidades en el sitio y evitar barreras regulatorias como la energía UPS. Para cualquier capacidad restante, también se pueden considerar los servicios prestados a la red (como el ajuste de frecuencia). Huelga decir que los servicios adicionales no pueden obstaculizar el desarrollo de servicios importantes.

Impacto en los participantes del mercado de almacenamiento de energía

Las mejoras en estos impulsores conducirán a nuevas oportunidades comerciales y al crecimiento del mercado que las acompaña. Sin embargo, los desarrollos negativos a su vez pueden llevar a que los modelos de negocios no logren o incluso pierdan viabilidad económica. Por ejemplo, debido a una escasez inesperada de ciertas materias primas, es posible que no se logre la reducción de costos esperada o que la comercialización de nuevas tecnologías no sea la esperada. Los cambios en las regulaciones pueden formar un marco en el que el Sistema de almacenamiento de energía de batería fija (BESS) no puede participar. Además, el desarrollo de industrias vecinas puede crear una competencia adicional para los sistemas de almacenamiento de energía de batería fija (BESS), como el uso de energía renovable para el control de frecuencia: en algunos mercados (como Irlanda), los estándares de la red han requerido parques eólicos como el Reserva de marcha principal.

Por lo tanto, las empresas deben monitorear de cerca, predecir e influir positivamente en los costos de las baterías, los marcos regulatorios y la necesidad de participar con éxito en el mercado global de almacenamiento de baterías fijas.

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