La red eléctrica de Estados Unidos, una red masiva que suministra electricidad a millones de hogares y negocios, enfrenta un desafío fundamental: la electricidad es difícil de almacenar. Esto ha limitado históricamente el desarrollo de la red, requiriendo un equilibrio constante entre la oferta y la demanda. Sin embargo, un aumento en el almacenamiento de energía a escala de red, principalmente a través de baterías de iones de litio, está cambiando rápidamente esta dinámica, prometiendo un sistema de energía más flexible, confiable y limpio.
El desafío central en la generación de electricidad reside en su naturaleza inherente de “usarlo o perderlo”, una restricción que ha moldeado el desarrollo de la red eléctrica de EE. UU., una infraestructura masiva de $2 billones. Esta red, diseñada para servir a millones de hogares y empresas, equilibra meticulosamente la oferta y la demanda para garantizar una entrega de energía constante, logrando una notable tasa de fiabilidad del 99,95%. El diseño de la red prioriza satisfacer la demanda máxima, similar a construir una autopista de 30 carriles para evitar cualquier frenado, lo que requiere una sobreconstrucción significativa para acomodar períodos de alto consumo, como durante el uso del aire acondicionado en verano.
Sin embargo, la llegada del almacenamiento de energía a escala de red ofrece una solución transformadora. Al almacenar electricidad para su uso posterior, se reduce la necesidad de sobreconstruir la red y se pueden mitigar los inconvenientes de las fuentes renovables intermitentes como la eólica y la solar. Esto abre la puerta a un sistema de energía más eficiente y resiliente, que podría incluso conducir a microrredes descentralizadas capaces de resistir las interrupciones.
Estados Unidos está experimentando actualmente un aumento en la capacidad de almacenamiento de energía a escala de red, impulsado principalmente por las baterías de iones de litio, una tecnología ampliamente utilizada en dispositivos portátiles. Entre 2021 y 2024, la capacidad de las baterías de red se quintuplicó, con 12,3 gigavatios instalados solo en 2024. Se prevé que las nuevas instalaciones casi dupliquen esta cifra este año, superando la capacidad del almacenamiento hidroeléctrico bombeado, con una capacidad total que supera los 26 gigavatios.
El sector energético sigue siendo una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero, y la integración de fuentes de energía limpia intermitentes requiere un almacenamiento abundante y asequible para lograr la descarbonización. Además, la envejecida red de EE. UU. requiere actualizaciones, y las baterías pueden facilitar la integración de la energía eólica y solar, al tiempo que brindan tiempo para renovaciones extensas. Las baterías también están demostrando ser valiosas para brindar servicios como la regulación de frecuencia, el recorte de picos y la respuesta a la demanda, creando nuevas oportunidades de negocio.
El artículo luego profundiza en el contexto histórico de este rápido crecimiento. En 2011, el sistema de almacenamiento de energía con baterías más grande del mundo, construido por AES Energy Storage, proporcionó 32 megavatios de energía durante unos 15 minutos. John Zahurancik, entonces vicepresidente de AES Energy Storage, señaló que este sistema tenía una capacidad de ocho megavatios-hora, suficiente para alimentar a 260 hogares durante un día.
Desde entonces, el almacenamiento en baterías ha aumentado exponencialmente. Zahurancik, ahora presidente de Fluence, una empresa conjunta entre AES y Siemens, ha supervisado el despliegue de 38 gigavatios-hora de almacenamiento a nivel mundial. Señala que muchos proyectos actuales superan el gigavatio-hora de tamaño. El proyecto Edwards & Sanborn en California, la instalación de almacenamiento más grande de EE. UU., puede despachar 33 GW durante varias horas, lo que equivale a alimentar a 4,4 millones de hogares durante un día.
El aumento del almacenamiento en baterías comenzó alrededor de 2020, impulsado por varios factores. El más significativo es la dramática caída de los precios y el aumento de la densidad energética de las celdas de iones de litio. Zahurancik recuerda que el costo inicial de las baterías en 2008 rondaba los $3,000 por kilovatio-hora, pero ahora, los costos de instalación del sistema completo están en el rango de $150 a $200 por kilovatio-hora.
Esta reducción de costos se debe en parte a la tecnología compartida entre las baterías de red y las de los dispositivos móviles y los vehículos eléctricos. Micah Ziegler, profesor de Georgia Tech, enfatiza que las baterías de los teléfonos, los automóviles y la red comparten características comunes. Además, la fabricación de baterías a gran escala de China ha creado economías de escala, lo que ha reducido los precios globales. China ahora produce el 80% de las baterías de iones de litio del mundo.
El crecimiento de la energía eólica y solar ha alimentado aún más la demanda de baterías. La eólica y la solar suelen ser las fuentes más baratas de nueva electricidad, y las baterías ayudan a gestionar su variabilidad. Ziegler señala que el creciente número de centrales eléctricas que combinan estos recursos destaca los beneficios de esta relación. En 2024, la combinación de energía solar más almacenamiento representó el 84% de las nuevas adiciones de energía en EE. UU.
Las baterías de red también pueden utilizar baterías más baratas y menos densas que no son adecuadas para dispositivos portátiles. Además, las regulaciones han jugado un papel crucial. La Orden 841 de la Comisión Federal Reguladora de Energía eliminó las barreras para que los sistemas de almacenamiento de energía participen en los mercados mayoristas. Once estados, incluidos California, Illinois y Maryland, también han establecido objetivos de adquisición de almacenamiento de energía, lo que impulsa un mayor crecimiento. Estos factores han creado nuevas oportunidades de negocio y han fomentado un auge en el almacenamiento de energía.
El artículo luego explora los beneficios del almacenamiento de energía. El almacenamiento de energía complementa la energía renovable, mejorando sus beneficios y mitigando sus inconvenientes. También mejora la estabilidad, fiabilidad y resiliencia de la red, garantizando un suministro de energía constante durante los apagones y los fenómenos meteorológicos extremos.
Una función principal de las baterías es la respuesta de frecuencia, que mantiene la frecuencia de 60 hercios de la red eléctrica de EE. UU. Las baterías pueden absorber o transmitir energía rápidamente para estabilizar la red. También sirven como energía de reserva cuando los generadores fallan o cuando la demanda aumenta inesperadamente. Las baterías pueden suavizar las fluctuaciones de la carga de energía durante todo el día. Permiten a los proveedores de energía almacenar electricidad cuando es barata y venderla cuando la demanda es alta. Las instalaciones de baterías se pueden construir más rápido y con menos obstáculos de permisos que las centrales eléctricas tradicionales.
Las baterías ya han demostrado su valor en redes eléctricas estresadas. Durante las temperaturas extremas en Texas el año pasado, las baterías proporcionaron una cantidad récord de energía, y ERCOT, el operador de la red, no necesitó pedir a los texanos que redujeran su consumo de energía. Entre 2020 y 2024, Texas experimentó un aumento del 4.100% en las baterías a escala de servicios públicos, alcanzando los 5,7 gigavatios.
Las baterías de red también benefician a otros generadores de energía. Las centrales térmicas, como las de carbón, gas y nucleares, funcionan de manera más eficiente a un ritmo constante. Las baterías absorben parte de la variabilidad, lo que permite a estas plantas mantener una operación más eficiente, reduciendo las emisiones y los costos. Zahurancik compara esto con la hibridación de un automóvil, donde la batería mejora el consumo de gasolina al absorber las variaciones.
Stephanie Smith, directora de operaciones de Eolian, destaca que las baterías pueden reducir la necesidad de costosas actualizaciones de la red. Pueden proporcionar energía adicional cuando sea necesario, eliminando la necesidad de construir nuevas líneas de transmisión para acomodar la demanda máxima. Las baterías también permiten que la red se adapte más rápidamente a las necesidades energéticas cambiantes. En general, esto conduce a una red eléctrica más estable, eficiente, barata y limpia.
A pesar de las ventajas, las baterías de iones de litio tienen limitaciones. La mayoría de las baterías de red están diseñadas para duraciones de almacenamiento de dos a ocho horas. La red también requiere soluciones de almacenamiento para días, semanas e incluso meses para abordar los cambios de demanda estacionales.
También existen desafíos. El almacenamiento a escala de red implica importantes inversiones iniciales con largos períodos de amortización. Existe incertidumbre con respecto al impacto de los posibles aranceles sobre las importaciones de baterías, la posibilidad de una recesión y la posible desaceleración del crecimiento de la demanda de electricidad. La creciente demanda de baterías también está elevando los precios de las materias primas.
Si bien China domina actualmente la cadena de suministro mundial de baterías, EE. UU. está trabajando para aumentar su capacidad de fabricación nacional. El Departamento de Energía de EE. UU. ha invertido miles de millones en fábricas de almacenamiento de energía, cadenas de suministro e investigación. Docenas de fábricas de baterías ahora están operativas en EE. UU., aunque la mayoría se centran en los vehículos eléctricos. Diez fábricas estadounidenses están programadas para comenzar a funcionar este año, elevando la capacidad total de fabricación de baterías para vehículos eléctricos a 421,5 gigavatios-hora por año. Se prevé que la fabricación mundial de baterías alcance los 7.900 gigavatios-hora en 2025.
Además, existe una acumulación de proyectos a la espera de conectarse a la red eléctrica, con colas de interconexión para sistemas de energía, especialmente solar, eólica y baterías, que suelen durar tres años o más.
El artículo también aborda el impacto potencial de las políticas de la administración Trump. La administración está trabajando para deshacer los incentivos de energía limpia, particularmente los de la Ley de Reducción de la Inflación de 2022. Smith expresa su preocupación por el impacto potencial de estos cambios. Sin embargo, los aranceles de Trump pueden impulsar más la fabricación nacional de baterías.
A pesar de estos desafíos, el almacenamiento de energía a escala de servicios públicos sigue siendo una pequeña parte de la red eléctrica de EE. UU., con un margen de expansión significativo. Zahurancik cree que el almacenamiento podría fácilmente convertirse en el 20 a 30 por ciento de la capacidad de energía instalada.
El almacenamiento en baterías a escala de red está revolucionando la red eléctrica estadounidense, impulsado por la caída de costos, avances tecnológicos, políticas de apoyo y el auge de las energías renovables. A pesar de los desafíos en las cadenas de suministro, regulaciones y posibles cambios políticos, la adopción generalizada de baterías promete un futuro energético más estable, eficiente y limpio, una actualización crucial para un sistema que enfrenta crecientes demandas y la necesidad de descarbonización.
Para profundizar en las complejidades de la modernización de la red y las tecnologías de almacenamiento de energía, explore los recursos de la colaboración Climate Desk y el Departamento de Energía de EE. UU.
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