Tendencia evolutiva del almacenamiento mundial de energía
Estimulada por el aumento de la demanda mundial de almacenamiento de energía, la nueva capacidad instalada de almacenamiento de energía en Estados Unidos en los tres primeros trimestres de 2022 se acerca a los 7,0 GW, la nueva capacidad instalada de almacenamiento de energía en Europa es de casi 6,0 gigavatios.
Mientras que la nueva capacidad instalada de almacenamiento de energía en China se ha incrementado en más de 7,0 gigavatios en el mismo período, lo que resulta en un aumento significativo en el alto perfil del mercado mundial de almacenamiento de energía. Se prevé que la capacidad instalada de almacenamiento de energía mundial aumente en 56% en los próximos cinco años, hasta alcanzar más de 270 GW en 2026.
La clave de la transición energética
El año 2050 o 2060 es el plazo fijado por las principales economías del mundo para alcanzar el objetivo de la "neutralidad de carbono". Es la única opción para sustituir las energías fósiles tradicionales por energías limpias, entre ellas, las energías limpias que pueden mostrar fuertes funciones alternativas y amplias perspectivas de aplicación incluyen principalmente la energía hidráulica, la energía del hidrógeno, la energía solar y la energía eólica, sin embargo, la distribución mundial de la energía hidráulica no sólo es desequilibrada, sino que también el número de dotaciones de recursos es muy limitado;
Al mismo tiempo, debido a la inmadurez de las condiciones técnicas, los recursos energéticos del hidrógeno no pueden desarrollarse y utilizarse a gran escala a corto plazo. De este modo, la pesada tarea de diluir la energía térmica tradicional y crear la futura energía verde y, finalmente, hacer realidad el objetivo de la transformación energética recae en la energía eólica y solar.
Pero la eólica y la solar, aunque aparentemente inagotables, tienen sus propios defectos a la hora de generar electricidad. Si tomamos como ejemplo la energía eólica, la amplitud de la producción diaria puede alcanzar hasta 80%, alcanzar su punto máximo hacia la mañana y debilitarse hasta el punto más bajo por la tarde, la característica de "carga inversa" es muy evidente;
Del mismo modo, el rango de fluctuación intradiaria de la energía luminosa llega hasta 100%, alcanzando el pico del día al mediodía, mostrando una tendencia descendente uniforme antes y después del mediodía, y la salida nocturna cayendo a cero con características distintivas de pico-valle. Además, la energía luminosa también es susceptible a las perturbaciones meteorológicas. La influencia del tiempo nublado o soleado en la liberación real de potencia activa de la energía luminosa es muy fuerte, y la potencia activa real diaria también es aleatoria.
La inestabilidad de la potencia de salida generada por la volatilidad, intermitencia y aleatoriedad de la energía eólica y la energía luminosa provoca fácilmente una salida de potencia desigual y discontinua en el lado de la generación. También es difícil para la red eléctrica equilibrar la oferta y la demanda de energía entre el lado de la generación y el lado del usuario. Todo el sistema eléctrico es muy volátil, y la producción social y la vida de las personas están abocadas a verse afectadas por los riesgos.
En general, cuanto más fuerte sea la sustitución de la energía fósil por energía limpia, mayor será la potencia de salida de la electricidad verde, pero al mismo tiempo aumentará significativamente la dificultad del equilibrio entre la oferta y la demanda de energía. En este sentido, sólo el mecanismo de almacenamiento de energía puede minimizar el riesgo de convertir energías limpias como la eólica y la luminosa en electricidad verde.
Objetivamente hablando, antes del almacenamiento, la energía eólica y la energía luminosa son ociosas y sobrantes, pero mediante el almacenamiento, la energía invisible se convierte en recursos valiosos. Especialmente cuando la energía eléctrica sea insuficiente o aumente la demanda del lado de la energía, la energía de reserva se liberará y se convertirá en electricidad, y cada unidad de energía eólica y energía luminosa se aprovechará y desarrollará plenamente.
Al mismo tiempo, el almacenamiento de energía eólica y luminosa puede reducir en gran medida las interferencias inesperadas de factores meteorológicos posteriores y mejorar la continuidad y estabilidad de la transmisión de energía en el lado de la generación. Y con la ayuda del almacenamiento, la red eléctrica puede comprar energía a tiempo cuando el lado de la oferta de energía es fuerte, y vender energía rápidamente cuando la demanda del lado de la energía es fuerte. El corte de picos y el llenado de valles también pueden mejorar enormemente la flexibilidad del sistema de la red eléctrica, y el proceso práctico también puede consumir electricidad de energía limpia de forma eficiente.
También cabe destacar que, independientemente del lado de la generación de energía, del lado de la red eléctrica o del lado del usuario, el almacenamiento de energía también puede obtener unos ingresos superiores relativamente ideales. Es decir, cuando el precio de la electricidad sube debido al estado de pico-valle de la energía, las tres partes pueden transferir el excedente de almacenamiento de electricidad a través del mercado de comercio de electricidad verde y obtener beneficios de ello.
De este modo, la iniciativa de todas las entidades de almacenamiento puede potenciarse enormemente y, finalmente, se formará un mecanismo de ciclo cerrado y virtuoso de "almacenamiento de energía - generación de energía - transacción - valor añadido - realmacenamiento de energía". Al mismo tiempo, al promover el equilibrio de la oferta y la demanda de energía, el riesgo de transformación de la energía limpia en sustitución de la energía tradicional puede diluirse y eliminarse eficazmente. En este sentido, el almacenamiento puede considerarse la clave de la transformación energética.
El nuevo almacenamiento de energía viene pisando los talones
Según las herramientas de las que depende el almacenamiento de energía y su rendimiento, el almacenamiento en los países de todo el mundo se divide principalmente en almacenamiento de energía tradicional y almacenamiento de energía nueva. El primero se refiere principalmente al almacenamiento por bombeo, mientras que el segundo incluye el almacenamiento electroquímico y el almacenamiento por aire comprimido.
El almacenamiento por bombeo consiste en utilizar la energía eléctrica en la parte inferior de la carga de potencia para bombear agua al embalse superior y, a continuación, liberar agua al embalse inferior para generar electricidad en el pico de la carga de potencia. El almacenamiento electroquímico es el uso de ánodos y cátodos de baterías de alta potencia y alto rendimiento para el almacenamiento y la descarga,
El almacenamiento de aire comprimido utiliza principalmente el excedente de energía de la red cuando la carga está apagada, comprime el aire, lo almacena en las instalaciones de sellado de alta presión y lo libera para accionar la turbina de gas y generar electricidad en el pico de consumo de energía. En la actualidad, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento por bombeo es la mayor del mundo, seguida de la capacidad instalada acumulada de almacenamiento electroquímico. El almacenamiento por aire comprimido se encuentra en un estado de lenta expansión.
El almacenamiento por bombeo no sólo tiene una larga historia, sino que también cuenta con una acumulación tecnológica y un modelo de negocio maduros. Sin embargo, como modo de almacenamiento de energía más importante, el almacenamiento por bombeo está estrictamente restringido por el espacio geográfico potencial. No sólo la velocidad de puesta en marcha es lenta y el ciclo de construcción largo, sino que además la dotación de recursos es limitada y el coste elevado. En cambio, el almacenamiento electroquímico está menos influido por factores externos, la puesta en marcha y la construcción del proyecto son flexibles y la velocidad de respuesta es rápida.
Y lo que es más importante, como método de almacenamiento electroquímico de mayor difusión, el almacenamiento de litio no sólo es una tecnología madura, sino que la tendencia marginal de reducción de costes es cada vez más significativa. En términos de almacenamiento de energía doméstica, el litio batería powerwall es especialmente popular.
Los datos muestran que a finales de 2021, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento por bombeo a nivel mundial estaba por debajo de 90% por primera vez, un descenso de 4,1% año tras año, mientras que la proporción de almacenamiento electroquímico aumentó a 12,2%, con una capacidad instalada acumulada de 25,4 gigavatios, un aumento de 67,7% año tras año.
Basándose en la flexibilidad del almacenamiento electroquímico y su gran adaptabilidad a las zonas de concentración de población, el futuro espacio de extensión será más amplio. Un análisis más detallado muestra que la cuota de mercado mundial del almacenamiento en baterías de litio es superior a 90%, pero los datos demuestran que el sodio es abundante, ya que representa hasta 2,75% de la corteza terrestre, y está repartido por todo el mundo, mientras que el litio sólo representa 0,0065%, distribuido principalmente en América.
Reflejado en el precio, el precio del sodio es de sólo 0,29 USD/kg, y el precio del litio es de unos 21,5 USD/kg.5 USD/kg, afectado, el coste de la materia prima de la batería de sodio es 30%~40% más bajo que el de la batería de litio; No sólo eso, la batería de iones de sodio en -20 ambiente de baja temperatura puede lograr más de 90% tasa de retención de descarga, -40 baja temperatura puede liberar más de 70% capacidad, alta temperatura 80 también puede ser reciclado de carga y liberación de uso, el aterrizaje del proyecto y la aplicación de la escena es más flexible, por lo que la batería de sodio para reemplazar la batería de litio será la tendencia; Aquí están imformations detalle de dos baterías en batería de litio frente a batería de sodio artículo.
Además, la vida útil de la batería de vanadio es de más de 10 años, el número de ciclos puede ser más de 10.000 veces, sin desbocamiento térmico, combustión y explosión, las reservas mundiales probadas de vanadio metálico ascienden a 22 millones de toneladas, el almacenamiento de la batería de vanadio también es probable que se ponga al día. El almacenamiento por aire comprimido, aunque mucho menos escalable que el almacenamiento electroquímico, tiene una larga historia, al igual que el almacenamiento por bombeo,
Alemania y Estados Unidos llevan mucho tiempo utilizando cuevas (cuevas de roca, cuevas de sal, minas abandonadas, etc.) para el almacenamiento de aire comprimido, pero el almacenamiento tradicional de aire comprimido depende de los combustibles fósiles y se basa en la debilidad de las cuevas de almacenamiento de gas natural, lo que restringe el espacio de expansión. En vista de los factores de estrangulamiento pertinentes, todos los países del mundo están desarrollando activamente nuevas tecnologías energéticas de almacenamiento de aire comprimido, como el sistema de almacenamiento de aire comprimido isotérmico, el sistema de almacenamiento de aire licuado, el sistema de almacenamiento de aire comprimido a presión constante, etc.
En la actualidad, la eficiencia del nuevo sistema de almacenamiento de aire comprimido se aproxima a 75%, y el coste del proyecto es de 720~850 USD/kW, comparable al de la energía de almacenamiento por bombeo. Al mismo tiempo, también tiene las ventajas de una larga vida útil, es limpio y no contamina, el ciclo de energía de almacenamiento no está limitado, y no depende de los combustibles fósiles ni de las condiciones geográficas. Puede desempeñar un papel importante en el futuro.
Tendencia mundial del almacenamiento de energía
Los datos muestran que a finales de 2021, la capacidad instalada acumulada de proyectos de almacenamiento de energía en funcionamiento en todo el mundo era de 209,4 gigavatios, de los cuales 18,3 gigavatios de nuevos proyectos de energía de almacenamiento de energía se instalaron en 2021, un aumento interanual de 185%. A medida que nos adentramos en 2022, los precios de la energía en Europa siguen subiendo debido a factores geopolíticos, llevando los precios locales de la electricidad a máximos históricos.
La inflación provocada por la subida de los precios de las materias primas también ha disparado el coste de la energía convencional para las empresas y los hogares de todo el mundo, lo que ha estimulado la demanda de energía almacenada. Las instituciones de investigación de mercado señalan que, en los próximos cinco años, la nueva demanda mundial de almacenamiento de energía alcanzará los 630 gigavatios-hora, lo que dará lugar a la ampliación y comercialización del almacenamiento energético mundial. Lo más destacable es que, al tiempo que se amplía la escala total, el futuro almacenamiento mundial de energía también mostrará varias líneas y tendencias muy claras.
En primer lugar, la proporción de nuevo almacenamiento de energía está creciendo. En 2021, la capacidad instalada de nuevos proyectos de almacenamiento de energía en el mundo superó los 10 gigavatios por primera vez, alcanzando los 10,3 gigavatios, un aumento interanual de 119%. A finales de 2021, la capacidad instalada acumulada mundial de nuevo almacenamiento de energía será de unos 25 gigavatios, un aumento de alrededor de 68% interanual, lo que representa 12% de la capacidad total instalada de almacenamiento de energía.
Según el informe de investigación, en 2030, como el costo más importante de nuevo almacenamiento de energía, sistema de almacenamiento de la batería, el costo continuará y rápido descenso, hasta 2050 es probable que se ralentice, lo que provocará la aceleración de la expansión de nuevo almacenamiento de energía. En la actualidad, Estados Unidos ha detenido por completo la construcción de nuevas instalaciones de generación de energía por acumulación por bombeo. Debido al propósito de ahorrar y proteger los recursos hídricos, se espera que las principales economías de todo el mundo sigan su ejemplo, y el almacenamiento de energía tradicional acabará saliendo del mercado.
En segundo lugar, el efecto de cabeza es cada vez más significativo. A finales de 2021, las tres principales economías de Estados Unidos, China y Europa representan 34%, 24% y 22% de los proyectos mundiales de almacenamiento de energía en funcionamiento, respectivamente, lo que supone hasta 80% en total, y esta tendencia de efecto cabeza seguirá reforzándose. En los próximos cinco años, se espera que las instalaciones de almacenamiento de energía crezcan a una tasa compuesta de 118,3% en EE.UU., 174,3% en China y 76,3% en Europa.
En tercer lugar, los escenarios de aplicación son cada vez más diferentes. Según los distintos campos de aplicación, el almacenamiento de energía puede dividirse en energía de almacenamiento previo y energía de almacenamiento posterior. El almacenamiento previo puede dividirse en almacenamiento de energía del lado de la generación de energía y almacenamiento del lado de la red eléctrica, mientras que el almacenamiento posterior incluye el almacenamiento de energía del lado del usuario mediante el almacenamiento de energía industrial y comercial y el almacenamiento de energía doméstica.
Basándose en la rígida demanda de construcción de redes eléctricas, el maduro modelo de negocio y el sesgado centro de gravedad de las subvenciones políticas, el almacenamiento de energía en Estados Unidos se manifiesta principalmente como energía de almacenamiento previa al despliegue, y la correspondiente escala de almacenamiento de energía instalada crecerá en 125% sobre una base compuesta anualizada en los próximos cinco años.
Del mismo modo, debido a la asignación obligatoria de almacenamiento en virtud de los requisitos de la política del lado de la generación de energía, la futura nueva energía de almacenamiento de China se centrará principalmente en la energía de almacenamiento pre-superficie, y se espera que la correspondiente tasa de crecimiento compuesto anual de almacenamiento de energía de nueva instalación alcance 190%. Además de China y Estados Unidos, el nuevo almacenamiento de energía en los principales países y regiones de almacenamiento de energía, como Europa, Japón y Australia, se refleja principalmente en el almacenamiento posterior a la superficie, especialmente la estructura especial del techo en Europa, además de la restricción del alto precio de la electricidad a largo plazo.
La energía fotovoltaica distribuida + el almacenamiento doméstico constituirán un cuerpo principal importantísimo del almacenamiento de energía. En los próximos cinco años, la tasa anual de crecimiento compuesto del almacenamiento de energía post-superficie instalado en Europa alcanzará las 142%, entre las cuales se espera que la tasa de crecimiento del almacenamiento doméstico supere las 150%.
En cuarto lugar, la energía almacenada a largo plazo es cada vez más importante. Actualmente, los nuevos servicios de almacenamiento de energía de todo el mundo responden a la demanda en cuatro horas, o incluso menos, sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía a escala de tiempo superlargo y medio-largo y la tecnología de apoyo activo de una alta proporción de energía renovable en el futuro, el almacenamiento a largo plazo (más de 10 horas o incluso días) se convertirá en la principal tendencia de desarrollo de la industria.
Mientras tanto, la iniciativa Energy Earthshots del DOE, que podría reducir el coste del almacenamiento a largo plazo en 90% en los próximos 10 años, pondrá aún más de relieve las ventajas del uso comercial. En consecuencia, se espera que se acelere la cobertura de la nueva energía de almacenamiento, como la energía de almacenamiento de aire comprimido, que puede apoyar el almacenamiento de energía a largo plazo.
En quinto lugar, se ha prestado cada vez más atención a la seguridad de la energía de almacenamiento. Según estadísticas incompletas, en los últimos 10 años se han producido en el mundo más de 50 incidentes relacionados con la seguridad de la energía de almacenamiento. Este año, el incendio en el edificio de almacenamiento de baterías de SK Energy, en Corea del Sur, hizo sonar de nuevo la alarma en el mercado, y la seguridad de la energía de almacenamiento se ha convertido en un problema mundial.
Para ello, cuestiones relacionadas con la construcción de infraestructuras como el establecimiento de un sistema estándar para la aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía, la limitación de la competencia de precios bajos y baja calidad, la clarificación de la responsabilidad principal en materia de seguridad del almacenamiento de energía y la mejora de los sistemas y normas de seguridad pertinentes pasarán rápidamente a primer plano de la atención de la comunidad internacional y de la toma de decisiones de los gobiernos nacionales.
