Más productos

Cinco ventajas principales del nuevo almacenamiento de energía de larga duración (LDES)

Currently, the global power industry is at a critical stage of energy transition from fossil fuels to renewable energy. However, the rising proportion of renewable energy in the power structure brings new challenges. The randomness, intermittency, and volatility of wind and solar power generation create substantial structural pressure on existing power systems.Large amounts of wind and solar energy integration could lead to frequent power surpluses and shortages. If the proportion of new energy installations continues to increase, periods of power imbalance may last for several days or even weeks. Moreover, with the backdrop of global warming, extreme weather events may increase the frequency of power fluctuations.En resumen, en esta carrera de transición energética, la industria eléctrica enfrentará tres desafíos principales:

1. Desequilibrio entre la oferta y la demanda de energía: Tanto las situaciones de excedente como de escasez de energía ocurrirán con mayor frecuencia durante un período de tiempo más largo.
2. Cambio en el modelo de transmisión y distribución de energía: la transición de la transmisión y distribución de energía tradicional a un modelo interactivo distribuido, fuente, carga de la red, resultará en aumentos significativos de costos para las actualizaciones de la red.
3. Pérdida de inercia mecánica del sistema y reserva rotativa: la mayoría de las fuentes de energía renovables carecen de la inercia mecánica de los generadores tradicionales, lo que reduce la capacidad general de regulación de la frecuencia de la red y reduce aún más la estabilidad de la red.
4. La nueva tecnología de almacenamiento de energía de larga duración (LDES) es clave para resolver los desafíos de la nueva integración energética.

LDES: clave para resolver los desafíos de las energías renovables

As batería de iones de litio storage is widely deployed in the power sector, its disadvantages, primarily its safety issues and poor economics for long-duration (>4h) storage applications, gradually emerge.The new LDES can improve the flexibility of power systems by storing and releasing energy over a longer time frame (>4h, across days, weeks, seasons). Its primary application scenarios are seen in four areas:

1. Almacenamiento intradiario: el almacenamiento de larga duración, de 4 a 12 horas, soluciona el desequilibrio entre el suministro y la demanda de energía durante el día.
2. Almacenamiento entre días y semanas: gestiona principalmente anomalías meteorológicas de corta duración (falta de luz solar, escasez de agua, etc.), que provocan desequilibrios energéticos a medio y largo plazo.
3. Aplicación entre estaciones: Resuelve la demanda máxima de energía en invierno y las incertidumbres a largo plazo en el sistema eléctrico causadas por el cambio climático.
4. Respuesta a eventos climáticos extremos.
5. El nuevo LDES se puede lograr a través de varias rutas tecnológicas.

LDES se puede lograr utilizando varias tecnologías

The application scenarios mentioned above require the new LDES to meet the technical requirements for intra-day, cross-day, cross-week, and cross-season storage, while also being more competitive in terms of economy, safety, and capacity scale.This demands that the new LDES can flexibly scale up to maintain power supply for several hours, days, or even weeks, reducing the use of rare metal raw materials (like nickel, cobalt, manganese required for lithium-ion batteries), thereby compensating for the shortcomings of lithium-ion battery systems for long-duration storage. The new LDES can be achieved through various means, such as mechanical, thermal, electrochemical, and chemical storage.

1. Almacenamiento mecánico: la tecnología de almacenamiento mecánico más madura es el almacenamiento por bombeo, que representa el 95% de la capacidad total de almacenamiento mundial, pero tiene ciertos requisitos para la selección del sitio de la planta. Las nuevas instalaciones de almacenamiento por bombeo, como las bombas de agua geomecánicas, pueden reducir su dependencia de las condiciones geográficas. Otro almacenamiento mecánico incluye almacenamiento de aire comprimido, almacenamiento gravitacional y almacenamiento de aire líquido. El almacenamiento de aire comprimido también engloba el almacenamiento térmico, almacenando el calor generado durante el proceso de compresión para su reutilización en el ciclo de descarga; El almacenamiento gravitacional se encuentra en las primeras etapas de comercialización.
2. Almacenamiento térmico: la tecnología de almacenamiento térmico puede liberar electricidad y calor simultáneamente. Las rutas tecnológicas se pueden dividir en cambiar la temperatura del medio, cambiar el estado del material del medio y reacción térmica termoquímica, etc. Estas tecnologías utilizan medios como sal fundida, hormigón, aleación de aluminio o material rocoso para almacenar calor en un contenedor aislado. La ruta tecnológica más utilizada combina sales fundidas con instalaciones de energía solar concentrada (CSP).
3. Almacenamiento de productos químicos: Esto incluye el almacenamiento de hidrógeno y el almacenamiento de gas natural.
4. Almacenamiento electroquímico: en términos de almacenamiento de larga duración basado en reacciones electroquímicas, las baterías de flujo son una tecnología relativamente madura. Las baterías de flujo almacenan energía eléctrica en un solvente químico en un tanque externo, y la carga y descarga se logran a través de una membrana de intercambio iónico.

Novel metal-air flow batteries mainly use low-cost and abundant resources such as metal, air, and water. They feature scalability and lower system installation costs. Hybrid flow batteries have both a liquid electrolyte and a metal anode, combining the characteristics of traditional flow batteries and metal batteries.

LDES tiene 5 ventajas clave sobre otras formas de almacenamiento de energía

The increasing proportion of renewable energy power generation will drive the need for storage for 8-12 hours or even longer durations. This forms an important market for new long-duration energy storage (LDES). Compared to lithium batteries, the new LDES technology has the following five advantages:

1. Menor coste marginal al almacenar grandes cantidades de energía eléctrica.
2. La energía y la potencia están desacopladas, lo que permite un diseño y funcionamiento del sistema más flexible.
3. Diseño modular y escalable, con menos requisitos de sitio y mayor seguridad.
4. La tecnología no depende de elementos raros, lo que resulta en menores costos económicos y beneficios de efectos de escala industrial.
5. Ciclo de construcción más corto en comparación con la mejora y expansión de las redes de transmisión y distribución, lo que permite una implementación e integración más rápida a la red eléctrica.

Facing complex application scenarios from the transmission side, grid side, and user side, the application scenarios of the new Long Duration Energy Storage (LDES) can mainly be divided into the following five areas:

1. Almacenamiento de energía y respaldo de capacidad para optimizar la red de transmisión y distribución. Esta ventaja ayuda a reducir el desperdicio y maximizar el uso de la energía generada.
2. Optimizar el suministro de energía eléctrica en zonas remotas y mejorar la inestabilidad de la red. Esto podría mejorar significativamente la confiabilidad del suministro eléctrico en áreas que tradicionalmente han tenido problemas con un suministro constante.
3. Respaldar la estabilidad y seguridad de instalaciones fuera de la red/microrredes, como sistemas de energía aislados. Esto podría resultar crucial para ubicaciones remotas o aisladas donde la conexión a la red convencional no es práctica.
4. Participar en el mercado spot de electricidad y gestionar la calidad de la electricidad: esto ayuda a las empresas a reducir los costos de la electricidad, protegerse contra las fluctuaciones de los precios de la electricidad y el combustible y lograr operaciones respetuosas con el medio ambiente.
5. Participar en servicios auxiliares de la red para mejorar la estabilidad de la red: algunos sistemas LDES tienen inercia giratoria y pueden participar en la regulación de frecuencia y otros servicios auxiliares.

Se espera que el almacenamiento de energía de larga duración (LDES) experimente un crecimiento a gran escala

Although some new LDES technologies are still in the early stages, against the backdrop of accelerated energy transition, the International Long Duration Energy Storage Council (LDES Council) and McKinsey predict that LDES will start to see large-scale installations worldwide from 2025. The accumulated installed capacity is expected to reach 30-40GW (total capacity of 1TWh), which is 6-8 times the current public capacity, with 95% of the installations being distributed.By 2030, with the penetration rate of renewable energy expected to reach 60%-70%, the accumulated installed capacity of LDES is expected to reach 150-400GW (total capacity of 5-10TWh).By 2040, the global LDES installed capacity is projected to expand to 1.5-2.5TW (total capacity of 85-140TWh), approximately 8-15 times the current total storage capacity. This would reduce carbon emissions by 1.5-2.3 billion tons per year, accounting for about 10%-15% of the current power sector emissions.The power stored will represent 10% of the global electricity production, with a market size exceeding one trillion US dollars. This also means that by 2040, the cumulative investment in LDES will reach 1.5 to 3 trillion US dollars. As of 2021, the cumulative investment in major LDES companies had reached 2.5 billion US dollars, nearly doubling in the past four years.Overall, the increase in the share of renewable energy will greatly promote the installation capacity and market development of LDES. The point at which renewable energy accounts for 60%-70% of the market share in the power system could be a key milestone for the development of LDES.