Sudáfrica se encuentra en un momento crucial de su transición energética: está intentando descarbonizar su economía (dejar de utilizar carbón) y asegurarse de que todos tengan acceso a energía confiable y asequible. El almacenamiento de energía renovable es muy importante para esta transición. La energía solar y eólica no están disponibles todo el tiempo. Para mantener estable la red nacional, la energía renovable debe almacenarse en algún lugar y suministrarse de manera confiable.
El país ya ha dado pasos adelante en la integración de la energía renovable en su red eléctrica a través del Programa de Adquisición de Energía Renovable para Productores Independientes de Energía Renovable. Desde 2010, este programa ha atraído 110 proyectos privados independientes de energía que han invertido R277.2 mil millones (US$14.6 mil millones) en energía renovable.
Pero el camino de Sudáfrica hacia un futuro energético sustentable se complica por los problemas con las tecnologías de almacenamiento de energía.
Como ingeniero eléctrico e investigador, me centro en las transiciones energéticas y las diversas barreras para la implementación de la energía renovable en el África subsahariana. Mi investigación reciente investiga el papel del almacenamiento de energía en la transición energética de Sudáfrica.
Revisé toda la literatura existente sobre tecnologías de almacenamiento de energía, políticas y tendencias de mercado en Sudáfrica para determinar el estado general del almacenamiento de energía renovable. También quería averiguar cómo el almacenamiento de energía renovable puede aportar más energía renovable a la red nacional y hacer que la red sea más confiable.
Existen diferentes tipos de almacenamiento de energía. Por ejemplo, las baterías de iones de litio pueden almacenar energía en distintas cantidades, desde pequeñas (del tamaño de un teléfono) hasta grandes (del tamaño de una ciudad), según su tamaño y propósito.
La energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo es otra forma de almacenar energía. Esto se hace bombeando agua desde una presa inferior a una presa superior durante las horas de menor demanda y luego liberándola para generar electricidad cuando sea necesario. Esto es similar a una batería recargable, pero utiliza agua y gravedad.
Los dispositivos de almacenamiento de energía térmica que calientan o enfrían sustancias para que la energía pueda usarse más tarde son otras opciones. Hay discusiones en curso sobre el potencial del hidrógeno verde para el almacenamiento de energía.
Mi investigación encontró que en el pasado, los esquemas de almacenamiento por bombeo fueron una parte importante de los planes de Sudáfrica para expandir su capacidad de generación de electricidad. Sin embargo, el interés en esta forma de almacenamiento de energía renovable ha disminuido. Esto se debe principalmente a las preocupaciones en la industria de que puede no haber suficiente agua para hacerlos posibles en el futuro.
Hoy en día, los grandes sistemas de baterías de energía renovable se consideran la mejor opción futura para almacenar energía renovable, y la empresa eléctrica estatal de Sudáfrica, Eskom, está comenzando a instalar almacenamiento en baterías.
Atascados con el carbono
Varios factores complican la transición de Sudáfrica a un sistema energético bajo en carbono.
Primero, existe una dependencia histórica del carbón debido a su abundancia y la importancia económica de la industria minera. Esta dependencia crea resistencia al cambio, tanto política como económicamente.
Segundo, hay una falta de inversión en la expansión de la red nacional. Es necesario modernizarla para que pueda alimentarse con energía renovable. Eskom tiene una enorme carga de deuda. Dado que gran parte de sus ingresos se destinan al pago de la deuda, Eskom tiene fondos limitados disponibles para mejoras de infraestructura.
Otro problema son los compromisos de política a corto plazo o inconsistentes por parte del gobierno, que pueden generar incertidumbre sobre el futuro de las inversiones en energía limpia, dificultando a las empresas la planificación a largo plazo.
Sin embargo, es necesario planificar. Las fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar, son intermitentes y su producción fluctúa según las condiciones climáticas y la hora del día. Para abordar este problema, países como el Reino Unido, Alemania y los EE. UU. han establecido sistemas de almacenamiento a escala de red: grandes sistemas que almacenan electricidad para su uso posterior. Esto ayuda a equilibrar la oferta y la demanda en la red eléctrica.
El almacenamiento a escala de red incluye baterías y otras tecnologías como el almacenamiento de energía por aire comprimido. Sudáfrica, que enfrenta desafíos similares con la intermitencia de la energía renovable, podría beneficiarse de la adopción de estas tecnologías probadas de almacenamiento de energía.
Incentivos, habilidades, regulación
Las tecnologías de almacenamiento de energía, en particular las baterías, reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, pueden impulsar la descarbonización.
Pero los altos costos son un problema. El gobierno y el sector privado deben colaborar para crear incentivos financieros y apoyar la investigación y el desarrollo de soluciones de almacenamiento de energía. Filas de grandes cajas blancas que albergan baterías gigantes de energía renovable
Una fábrica de baterías en Jiangsu, China. Costfoto/NurPhoto/Getty Images
También es esencial formar una fuerza laboral calificada con experiencia local en tecnologías de almacenamiento de energía.
El almacenamiento de baterías puede ser técnicamente capaz de proporcionar un servicio esencial a la red. Pero si no hay regulaciones o pautas que establezcan explícitamente que el almacenamiento puede proporcionar estos servicios, las empresas de servicios públicos y los operadores del mercado pueden no estar dispuestos a invertir en sistemas de almacenamiento de energía renovable. Se necesitan regulaciones para reconocer explícitamente que las baterías de almacenamiento de energía renovable son una parte clave de los mercados de energía y brindan servicios esenciales a la red.
Unas pautas claras sobre los requisitos técnicos, la participación en el mercado y los mecanismos de compensación permitirán que el almacenamiento de baterías contribuya a un sistema energético más resistente, eficiente y sostenible.
Políticas, asociaciones, público y planificación
En primer lugar, el gobierno debe implementar políticas claras y de apoyo que creen incentivos para la inversión en tecnologías de almacenamiento de energía. Las exenciones fiscales, los subsidios y las subvenciones para la investigación y el desarrollo son políticas que se practican globalmente y que funcionan bien.
A battery making factory in Jiangsu, China. Costfoto/NurPhoto/Getty Images
En segundo lugar, fomentar las asociaciones entre universidades, instituciones de investigación y el sector privado puede impulsar la innovación y reducir los costos. Los esfuerzos de colaboración pueden encontrar soluciones adaptadas a las necesidades energéticas únicas de Sudáfrica.
En tercer lugar, la concienciación y la comprensión pública de los beneficios del almacenamiento de energía son cruciales. Las campañas educativas y las iniciativas de participación comunitaria pueden generar apoyo público a las tecnologías de energía limpia, lo que facilitará que la energía limpia obtenga un amplio apoyo.
Por último, es esencial integrar el almacenamiento de energía en la planificación energética nacional, lo que significa asegurarse de que las soluciones de almacenamiento sean una parte clave de la forma en que el país produce y utiliza energía, especialmente en grandes proyectos futuros.
