Durante la COP29, se destacó el objetivo de desplegar 1500 GW de almacenamiento de energía a nivel mundial para 2030, por lo que los sistemas de almacenamiento representan una pieza clave en la transición energética global.
Los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS) son un componente fundamental para el almacenamiento de energías renovables, especialmente en sistemas fotovoltaicos tanto en pequeña y gran escala, por lo que resulta importante darles un uso práctico en nuestro día a día con la finalidad de maximizar la producción fotovoltaica.
¿Qué es el almacenamiento de energía mediante baterías?
Los BESS, por sus siglas en inglés Battery Energy System Storage, son una solución tecnológica avanzada que permite almacenar energía y utilizarla posteriormente. No se trata solo de simples baterías, pues incorporan también una serie de herramientas de software y hardware que permiten gestionar el suministro de electricidad, mejorar la eficiencia de las redes eléctricas, evitando intermitencias y proporcionar proporcionando energía de respaldo en caso de interrupciones.
Los BESS son una de las soluciones más recientes de los Sistemas de Almacenamiento de Energía (SAE), término general para sistemas mecánicos, químicos o térmicos que almacenan energía para su uso posterior. Estos sistemas utilizan soluciones electroquímicas para almacenar la energía, principalmente a través de baterías de iones de litio. Se pueden utilizar de forma independiente o junto con fuentes renovables de energía, capturando energía de diversas fuentes y almacenándola en baterías recargables para su uso futuro.
En sistemas fotovoltaicos, las baterías son un medio de almacenamiento de la energía generada a partir de los paneles solares para utilizarla en momentos de baja radiación solar, durante la noche o cuando el consumo de la energía eléctrica de la red es más cara o con tarifa a gran demanda. Esto se logra, ya que estos dispositivos son capaces de almacenar el sobrante de energía producida, que carga la batería y es transformada de energía eléctrica a energía química.
Además de las aplicaciones mencionadas, estas baterías permiten aprovechar la energía solar durante períodos de baja producción o cuando la demanda es mayor que la generación. En esencia, actúan como un depósito que almacena la energía para su uso posterior cuando sea necesario. Es por eso que son muy importantes para la implementación de un sistema fotovoltaico, ya que en ellas se almacena toda la energía producida, para posteriormente poder aprovechar el recurso energético generado.
Ahora que ya sabemos qué son las baterías solares, es importante hablar de su importancia. Las baterías desempeñan un papel crucial en el desarrollo de la energía renovable. A medida que aumenta la demanda energética y la implementación de fuentes de energía sostenible, se vuelve necesario superar los desafíos asociados con la intermitencia y la falta de control sobre la generación solar o eólica.
Los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS), son cruciales para las energías renovables debido a su capacidad para mitigar la intermitencia inherente a fuentes como la solar y la eólica, por ello están tomando cada vez más relevancia en el panorama actual; como ejemplo, tan solo en 2024 el mercado de BESS logró una instalación de 69 GW, de los cuales, el 80% provienen del segmento de escala de red.
Las fuentes de energía no siempre producen electricidad de manera constante: el sol no brilla durante la noche y el viento no siempre sopla con la misma intensidad. Los BESS permiten almacenar el exceso de energía generada durante periodos de alta producción y liberarla cuando la generación es baja o la demanda es alta. De esta manera, se asegura un suministro constante y fiable de electricidad, incluso cuando las condiciones meteorológicas no son ideales para la generación de energía renovable.
Los BESS facilitan la integración de una mayor cantidad de energía renovable en la red eléctrica sin comprometer su estabilidad debido a fluctuaciones rápidas y no planificadas en la generación de energía. Al utilizar BESS, es posible proporcionar un flujo de energía más constante y predecible, lo que en esencia permite una mayor penetración de las energías renovables en el mix energético global.
Beneficios de las baterías de almacenamiento
Las baterías de almacenamiento ofrecen beneficios significativos como pueden ser:
Almacenamiento de energía:
Las baterías solares permiten almacenar el excedente de energía generada durante los períodos de alta radiación solar para su uso posterior. Esto garantiza un suministro continuo y estable de energía, incluso en ausencia de radiación solar.
Maximización del autoconsumo:
Las baterías solares permiten a los usuarios aprovechar al máximo la energía generada por sus paneles solares, reduciendo la dependencia de la red eléctrica y los costos asociados. Se sabe que la autonomía energética es uno de los puntos más relevantes para la generación distribuida, por lo cual, la aplicación de sistemas fotovoltaicos, junto con todos sus elementos, como lo son las baterías de almacenamiento solar, permiten acercarnos a esta meta deseada con la utilización de energías renovables.
Respaldo en caso de cortes de energía:
Este es otra de las grandes ventajas del empleo de estos sistemas y de la diversificación energética a través de la generación distribuida. En caso de fallos en la red eléctrica, las baterías solares pueden proporcionar energía de respaldo, asegurando la continuidad de las operaciones en hogares y negocios.
Estabilizar e integrar de manera eficiente energías renovables:
Los BESS mitigan la intermitencia de fuentes renovables como la solar y la eólica, almacenando el exceso de energía generada durante los picos de producción y liberándola cuando la generación es baja o la demanda es alta. Esto asegura un suministro constante y confiable de electricidad, permitiendo la integración de más energía renovable en la red sin comprometer su estabilidad.
Contribución a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero:
Al facilitar una mayor integración de fuentes renovables y reducir la dependencia de fuentes convencionales, los BESS contribuyen a la disminución de emisiones de CO₂. Además, cuando operan como una solución de energía independiente junto con fuentes renovables, pueden eliminar hasta el 100 % de las emisiones de CO₂.
Ahorro de costos:
Los BESS permiten almacenar energía, esta puede ser consumida cuando los costos son bajos y las tarifas son altas, optimizando el uso de energía y reduciendo costos operativos.
Flexibilidad a la hora de gestionar la demanda de energía:
Los BESS se adaptan a aplicaciones que requieren niveles variables de capacidad de almacenamiento y energía. Esta flexibilidad permite gestionar la demanda de energía de manera eficiente, reduciendo el pico de la demanda y manteniendo la producción eficiente.
Sistema de respaldo para mantener la estabilidad de la red:
Los BESS pueden suministrar energía de respaldo en caso de fallas en la red eléctrica, asegurando la continuidad de las operaciones en hogares, negocios e industrias. Su rápido tiempo de respuesta, que es en milisegundos, los hace ideales para suplir cortes en el suministro eléctrico o intermitencias de la red.
Tipos de baterías solares más utilizados
Baterías de litio- hierro- fosfato:
Las baterías de litio hierro fosfato son una de las variantes más seguras y eficientes dentro de las tecnologías de litio. Se caracterizan por su estabilidad térmica, larga vida útil y baja degradación, lo que las hace una opción ideal para aplicaciones tanto residenciales como industriales.
Baterías de plomo-ácido:
Este tipo de baterías solían ser las más utilizadas en sistemas solares debido a su costo relativamente bajo, sin embargo, con los avances tecnológicos, estas se han visto relegadas por opciones con un mejor rendimiento. Estas se dividen en baterías de plomo-ácido de ciclo profundo y baterías de plomo-ácido de arranque. Las baterías de ciclo profundo son ideales para aplicaciones solares debido a su capacidad para soportar descargas profundas y recargas frecuentes. Este tipo de baterías suelen tener una vida útil bastante larga y un mantenimiento sencillo.
Baterías de litio:
Estas baterías son cada vez más populares debido a su alta densidad energética, vida útil prolongada y mayor eficiencia. Son utilizadas principalmente en empresas o en complejos que utilizan una mayor cantidad de energía. Debido a su alta densidad energética, tienen un promedio de vida de entre 10 a 15 años, ya que transcurre más tiempo entre una descarga y otra, lo cual aumenta su vida útil. En comparación con las baterías de plomo-ácido, son más livianas y compactas, lo que las hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado. También son capaces de soportar descargas profundas y ofrecen una mayor eficiencia de carga y descarga.
Baterías de flujo:
Estas baterías emplean líquidos como electrolitos y permiten almacenar grandes cantidades de energía. Son especialmente adecuadas para aplicaciones de almacenamiento a gran escala debido a que ofrecen una alta capacidad y una larga vida útil. Aunque son menos comunes en sistemas residenciales, su popularidad está en aumento en proyectos comerciales y de red.
Criterios de rendimiento de un sistema de baterías para almacenamiento de energía
Es importante conocer algunos términos y criterios esenciales que tienen que ver con el rendimiento del sistema para evaluar su eficiencia en:
- Capacidad de almacenamiento: Indica la cantidad de energía que puede almacenar el sistema o la cantidad de electricidad disponible en un BESS.
- Densidad de la energía: Indica la cantidad de energía que se puede almacenar en un volumen determinado. En ubicaciones donde el área es un factor limitante, es importante tomar en cuenta esta característica, por ejemplo, en una instalación industrial ubicada en una zona urbana donde el espacio podría ser reducido.
- Potencia y densidad del sistema: La primera se refiere a la cantidad de energía que puede suministrar el sistema y la segunda a esa cantidad que puede entregar para un volumen determinado. La potencia determina la cantidad de energía que puede suministrar el sistema y la cantidad de energía por unidad de tiempo de salida que se tiene.
- Eficiencia de ida y vuelta: Es la relación entre la energía que se usa entre la carga y la descarga de la batería o la energía perdida durante cada ciclo. Muestra cuánta energía se usó realmente entre la carga de la batería y la descarga o la energía perdida durante cada ciclo.
- Profundidad de descarga: Indica el porcentaje de energía descargada en relación con la capacidad total de una batería. Muestra el porcentaje de energía descargada de una batería en relación con su capacidad total.
- Vida útil: Se puede definir como el número de ciclos de carga y descarga de una batería.
- Tiempo de respuesta: Es el tiempo que necesita un BESS para pasar del estado inactivo y comenzar a funcionar a plena potencia. Los sistemas BESS tienen un tiempo de respuesta muy corto, lo cual es una ventaja para suplir cortes en el suministro eléctrico o intermitencias de la red.
- Porcentaje o tasa de rampa: Indica el porcentaje al que el sistema puede aumentar o disminuir su potencia de salida en un determinado periodo de tiempo.
- Retención de energía o pérdidas en espera: Se refiere a la cantidad de tiempo que un sistema de almacenamiento retiene su carga.
- Temperatura: La temperatura puede tener efectos en el rendimiento final del sistema. Por lo mismo, es importante, sobre todo en climas extremos, contar con sistema de control de temperatura, ventilación y aire acondicionado.
Legislaciones energéticas y su conexión con sistemas de autoconsumo
El sector energético en México está en constante evolución, impulsado por la necesidad de modernización y sostenibilidad y para empresas que operan en este dinámico mercado, es crucial mantenerse al tanto de las actualizaciones regulatorias y tecnológicas que moldean el panorama energético.
El almacenamiento de energía se ha convertido en un pilar fundamental para la integración efectiva de las energías renovables intermitentes como la solar o la eólica, es por ello que, entre las nuevas legislaciones en materia de energía, se incluyen regulaciones que repercuten directamente en la operación eficiente de los sistemas de almacenamiento, por ejemplo, durante 2024, la Comisión Reguladora de Energía (CRE) estableció las Disposiciones Administrativas de Carácter General (DACGs), un marco regulatorio que tiene como objetivo proporcionar claridad y certidumbre jurídica para la conexión, operación y seguridad de estos sistemas, así como para su participación en el mercado eléctrico.
Estrategia Nacional de Energía
La presidenta de México, Claudia Sheinbaum, presentó la Estrategia Nacional de Energía, a través de la cual, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) generará el 54% de la energía eléctrica nacional, mientras que el 46% restante quedará a cargo de la inversión privada. Esta estrategia busca fortalecer el papel del Estado en el sector energético e impulsar la transición hacia energías renovables para promover la eficiencia energética.
En este contexto se han impuesto cambios institucionales significativos, como la desaparición de la CRE y la creación de la Comisión Nacional de Energía (CNE), así como la promulgación de la Ley del Sector Eléctrico (LSE), la cual parte de la base, términos y condiciones de la Ley de la Industria Eléctrica (LIE).
En esta nueva realidad para el sector energético, se promueve la colaboración entre el Estado y las entidades privadas para lograr metas deseadas en materia de generación de energía, la LSE se refleja el nuevo modelo constitucional en el que el Estado mexicano mantiene una participación más activa y con mayor exclusividad en las actividades de transmisión y distribución de energía eléctrica. Mientras que particulares, por su parte, podrán participar activamente en distintas modalidades de generación y comercialización de energía eléctrica y productos asociados.
En cuanto al papel de actores particulares, el pasado 29 de enero del 2025 se presentaron las leyes secundarias en materia energética, en las cuales se mencionó que se prevén 6 esquemas en los que las entidades privadas podrán participar: 3 para autoconsumo y 3 para generación de energía.
Para autoconsumo en Generación Distribuida, se habla de un incremento de hasta 0.7 MW sin requerir permiso, el Autoconsumo Aislado implica una generación mayor a 0.7 MW y hasta 20 MW con un permiso sencillo, mientras que el Autoconsumo Interconectado implica una generación mayor a 0.7 MW y posibilidad de inyectar a la red para venta de excedentes exclusiva para CFE.
En cuanto a la generación, se podrán realizar Producción a largo plazo con producción exclusiva para CFE y posibilidad de que los activos de las plantas pasen a CFE, Inversión Mixta respetando el 54% Estado y 46% particular y se mantendrá la figura de Generador eléctrico para su participación en el Mercado eléctrico Mayorista (MEM).
Conclusión
Los sistemas de almacenamiento con baterías desempeñan un papel esencial en la integración exitosa de la energía solar en empresas. No solo permiten optimizar el uso de la energía renovable almacenando el excedente generado en momentos de alta producción, también garantizan un suministro estable y continuo, reduciendo la dependencia de fuentes convencionales y minimizando la intermitencia de la generación solar y eólica.
Además, con el desarrollo de nuevas tecnologías, estos sistemas han evolucionado para ofrecer mayor eficiencia, vida útil prolongada y adaptabilidad a distintas necesidades energéticas.
A medida que el mundo avanza hacia la transición energética, el almacenamiento con baterías se posiciona como una solución clave para maximizar la sostenibilidad y la autonomía energética. En este contexto, la regulación también juega un papel determinante. En México, con la implementación de la nueva Estrategia Nacional de Energía y los recientes cambios legislativos, se han establecido nuevos esquemas de participación para el autoconsumo y la generación de energía, lo que impulsa la adopción de sistemas de almacenamiento y fomenta la inversión en energías renovables.
Estas medidas buscan fortalecer la seguridad energética del país, promoviendo la colaboración entre el sector público y privado para asegurar un suministro más eficiente y sostenible.
El futuro del almacenamiento de energía con baterías es prometedor. A medida que la tecnología avanza y los marcos regulatorios se adaptan a la nueva realidad del sector energético, las oportunidades para aprovechar al máximo la energía solar y otras fuentes renovables seguirán en expansión. Esto permitirá una mayor accesibilidad a soluciones de almacenamiento más eficientes, rentables y prácticas, acelerando la transición hacia un modelo energético más limpio y resiliente.
