Parecen conjuntos de contenedores instalados junto a una subestación o una planta solar, pero en su interior pueden almacenar enormes cantidades de electricidad. Los sistemas BESS están transformándose en una de las piezas más importantes de las redes eléctricas modernas y Chile posee condiciones especialmente favorables para su expansión.
Durante décadas, uno de los grandes problemas de la electricidad fue prácticamente imposible de evitar: había que producirla casi exactamente en el mismo momento en que alguien quería consumirla. Una central podía generar enormes cantidades de energía, pero guardarla a escala industrial para utilizarla varias horas después era costoso y técnicamente complejo.
Los sistemas BESS están cambiando esa lógica.
BESS significa Battery Energy Storage System, o sistema de almacenamiento de energía mediante baterías. En términos simples, es una instalación capaz de tomar electricidad desde una red o una central generadora, almacenarla químicamente y devolverla posteriormente cuando resulte conveniente.
La idea parece sencilla. Sin embargo, aplicada a gran escala, puede modificar profundamente la forma en que funcionan centrales solares, parques eólicos, minas, redes eléctricas e incluso industrias completas.
Una batería de celular llevada a escala industrial
El principio fundamental de un BESS no es demasiado diferente al de la batería de un teléfono.
Cuando existe electricidad disponible, las baterías se cargan. Durante ese proceso, la energía eléctrica se transforma y almacena mediante reacciones electroquímicas. Cuando posteriormente se necesita esa energía, el proceso se invierte y la electricidad vuelve a estar disponible.
La diferencia está en la escala.
En lugar de una pequeña batería dentro de un dispositivo, un BESS puede contener miles de módulos agrupados dentro de racks y contenedores industriales. Varias unidades trabajan simultáneamente formando una instalación que puede ocupar desde una pequeña plataforma hasta varias hectáreas.
Los contenedores que normalmente se observan en fotografías corresponden solamente a una parte del sistema. Detrás existe una sofisticada infraestructura eléctrica y digital encargada de decidir cuándo cargar, cuándo descargar y con qué potencia hacerlo.
Un BESS moderno es, en realidad, una combinación entre batería, central eléctrica y sistema computacional.
Qué existe realmente dentro de un BESS
El corazón del sistema son las celdas electroquímicas. Estas se agrupan formando módulos, los módulos se reúnen en racks y posteriormente múltiples racks pueden instalarse dentro de gabinetes o contenedores.
Actualmente, buena parte de los grandes proyectos utiliza baterías de ion-litio y, particularmente para almacenamiento estacionario, ha ganado terreno la química LFP, basada en litio, hierro y fosfato.
Pero instalar miles de baterías no basta.
Cada grupo necesita un sistema denominado BMS, o Battery Management System, encargado de supervisar variables como temperatura, voltaje, estado de carga y comportamiento de las celdas.
Existe además otro componente fundamental: el PCS o Power Conversion System.
Las baterías almacenan electricidad en corriente continua, mientras que las grandes redes eléctricas operan normalmente en corriente alterna. El PCS utiliza electrónica de potencia para transformar energía entre ambos formatos.
Cuando el BESS se carga, convierte electricidad de la red para almacenarla en las baterías. Cuando descarga, realiza el proceso contrario.
A esto se agregan transformadores, sistemas de climatización, protecciones eléctricas, detección y control de incendios, comunicaciones y un sistema superior de gestión energética conocido habitualmente como EMS.
Es el EMS el que puede recibir instrucciones del operador y decidir cómo debe comportarse la instalación.
MW y MWh: la diferencia que permite entender cualquier proyecto BESS
Cuando se habla de almacenamiento aparecen dos cifras que suelen confundirse: MW y MWh.
Los megawatts indican potencia. En un BESS representan, simplificando, qué tan rápido puede entregar o absorber electricidad.
Los megawatt-hora indican energía almacenada. Muestran cuánto puede entregar el sistema durante un determinado período.
Imaginemos un BESS hipotético de 100 MW y 400 MWh.
Eso significaría que podría entregar hasta 100 MW de potencia y, bajo condiciones ideales y simplificadas, sostener esa entrega durante aproximadamente cuatro horas antes de utilizar la energía almacenada considerada para esa operación.
Por eso dos instalaciones de 100 MW pueden ser completamente diferentes. Una podría tener 100 MWh y estar diseñada aproximadamente para una hora de operación a potencia nominal; otra podría tener 400 MWh y hacerlo durante unas cuatro horas.
La duración se está convirtiendo en una de las características más importantes de los nuevos proyectos.
El problema solar que hizo extremadamente atractivas las baterías
Para entender por qué los BESS están apareciendo tan rápidamente hay que observar lo que ocurre con la energía solar.
Una planta fotovoltaica produce principalmente durante el día. Su máxima generación suele concentrarse precisamente alrededor de las horas con mayor radiación.
Pero el consumo eléctrico no necesariamente alcanza su máximo en el mismo instante.
Cuando comienza a caer el Sol, millones de paneles reducen simultáneamente su producción mientras hogares, industrias, comercios y otras instalaciones continúan demandando electricidad.
Un BESS permite desplazar esa energía en el tiempo.
Durante las horas solares puede cargarse utilizando electricidad abundante. Algunas horas después puede descargar esa energía cuando la generación fotovoltaica disminuye.
La batería no produce nueva energía: cambia el momento en que esa energía puede utilizarse.
Ese detalle explica gran parte de su valor.
Chile es casi un laboratorio natural para los BESS
El caso chileno resulta especialmente interesante.
El norte del país posee recursos solares extraordinarios y durante los últimos años se ha instalado una enorme cantidad de generación fotovoltaica, particularmente en regiones como Antofagasta y Atacama.
Durante determinadas horas puede existir mucha electricidad renovable disponible simultáneamente.
Pero la red de transmisión tiene límites físicos. No toda la energía producida en un punto puede trasladarse instantáneamente hacia Santiago, otras ciudades o centros de consumo situados cientos de kilómetros más lejos.
Cuando la generación disponible supera la capacidad de consumo o transporte en determinados sectores, algunas centrales renovables pueden verse obligadas a reducir su generación.
Aquí aparece otra función extraordinariamente útil del BESS.
En lugar de intentar enviar toda esa electricidad inmediatamente por una línea congestionada, una parte puede almacenarse localmente y ser inyectada algunas horas después, cuando las condiciones de la red son diferentes.
El almacenamiento agrega una nueva dimensión al sistema eléctrico: además de decidir dónde generar electricidad, ahora es posible decidir parcialmente cuándo utilizarla.
Una planta solar puede seguir entregando energía después de desaparecer el Sol
Esta capacidad está transformando el diseño de los proyectos renovables.
Tradicionalmente, una central solar tenía una curva de producción completamente determinada por la posición del Sol. Generaba durante el día y prácticamente desaparecía del sistema durante la noche.
Al incorporar almacenamiento, parte de esa producción puede trasladarse.
Una instalación solar puede cargar baterías durante la tarde y posteriormente continuar inyectando electricidad después del atardecer.
Desde el punto de vista de la red, eso hace que una fuente variable pueda transformarse en una instalación mucho más flexible.
No significa que una batería convierta automáticamente una planta solar en una central capaz de funcionar indefinidamente durante la noche. Su capacidad depende de cuánta energía pueda almacenar.
Pero permite suavizar significativamente la diferencia entre las horas de producción y las horas de consumo.
También pueden reaccionar en fracciones de segundo
El almacenamiento tiene otra ventaja que no resulta tan visible.
Las baterías pueden modificar rápidamente su potencia.
Las redes eléctricas necesitan mantener un equilibrio permanente entre generación y consumo. Una variación importante puede afectar la frecuencia del sistema y obligar a otras instalaciones a responder.
Un BESS puede detectar determinadas condiciones y aumentar o disminuir su potencia prácticamente de inmediato.
Por eso las baterías pueden prestar servicios que van mucho más allá de guardar energía durante cuatro horas.
Pueden contribuir al control de frecuencia, administrar variaciones rápidas, apoyar la estabilidad de la red y responder ante determinadas contingencias.
Esa velocidad convierte al almacenamiento en una especie de multiherramienta eléctrica.
El negocio también está detrás de su expansión
Existe además una razón económica.
El valor de la electricidad cambia durante el día.
Cuando existe abundante generación solar, los precios eléctricos pueden disminuir considerablemente en determinados puntos del sistema. Algunas horas después, cuando el Sol desaparece y otras centrales deben cubrir la demanda, las condiciones pueden cambiar.
Una batería puede aprovechar esa diferencia.
Puede cargar cuando la electricidad tiene menor valor y descargar cuando el sistema necesita más energía.
Esta operación se conoce generalmente como arbitraje energético.
Sin embargo, el modelo de negocio de un BESS puede combinar distintas fuentes de ingresos: compra y venta de energía, servicios complementarios, capacidad, gestión de demanda o contratos asociados a centrales renovables, dependiendo de la regulación y del mercado donde opere.
Esto explica por qué fondos de inversión, generadoras, desarrolladores renovables y grandes consumidores industriales están observando el almacenamiento con tanta atención.
La minería tiene razones adicionales para mirar esta tecnología
En una gran mina, la electricidad es crítica.
Molinos, chancadores, plantas concentradoras, sistemas de bombeo, desaladoras, correas, ventiladores y numerosos equipos necesitan suministro permanente.
Paralelamente, muchas compañías mineras buscan aumentar el porcentaje de electricidad proveniente de fuentes renovables.
Ahí el almacenamiento puede convertirse en una herramienta estratégica.
Una faena podría utilizar un BESS para administrar mejor su demanda, reducir determinados peaks de potencia, integrar generación renovable local o disponer de capacidad para responder frente a ciertos eventos del sistema.
En operaciones remotas, el concepto puede formar parte incluso de una microred que combine generación solar, baterías y otras fuentes.
Y a medida que más procesos mineros se electrifiquen, desde equipos móviles hasta sistemas de transporte, gestionar cuándo y cómo se consume electricidad será cada vez más relevante.
Una batería gigante también envejece
Los BESS no solucionan todos los problemas energéticos.
Las baterías pierden capacidad con el tiempo. Cada ciclo de carga y descarga contribuye a una degradación progresiva y las temperaturas elevadas pueden acelerar determinados procesos químicos.
Por eso los sistemas utilizan climatización y sofisticados algoritmos para controlar la forma en que trabajan las celdas.
La seguridad constituye otro desafío.
Una celda de ion-litio dañada puede experimentar un fenómeno conocido como thermal runaway o fuga térmica, donde una reacción interna libera calor y puede propagarse si no existe un diseño adecuado.
Por esta razón, los grandes BESS incorporan separación física, sensores, gestión térmica y sistemas específicos de detección y protección.
Diseñar correctamente una instalación de almacenamiento implica estudiar tanto su rendimiento eléctrico como su comportamiento térmico y sus riesgos operacionales.
Por qué de pronto aparecen BESS en todas partes
La explicación combina varias tendencias que ocurrieron simultáneamente.
La fabricación masiva de baterías para vehículos eléctricos ayudó a desarrollar una enorme cadena industrial global. La tecnología mejoró, los costos disminuyeron y aumentó la escala de producción.
Al mismo tiempo, el mundo instaló cantidades crecientes de generación solar y eólica.
Mientras mayor es la participación de fuentes cuya producción cambia con el clima o la hora del día, mayor es también el valor de disponer de tecnologías capaces de responder rápidamente y desplazar electricidad entre distintos períodos.
Las baterías encajaron precisamente en ese espacio.
Por eso los BESS dejaron de ser instalaciones experimentales para convertirse en infraestructura eléctrica de gran escala.
La próxima revolución energética podría ser almacenar, no solamente generar
Durante décadas, la discusión energética estuvo concentrada principalmente en construir más centrales.
Carbón, gas, hidroeléctricas, energía nuclear, parques eólicos o plantas solares: la pregunta era cómo producir más electricidad.
El crecimiento del almacenamiento agrega una segunda pregunta igual de importante: qué hacemos con la electricidad después de producirla.
En Chile esta cuestión puede resultar decisiva.
El país dispone de uno de los recursos solares más extraordinarios del planeta, importantes recursos eólicos y una industria minera intensiva en electricidad. El desafío ya no consiste exclusivamente en instalar más capacidad renovable, sino en transportar esa energía y hacerla disponible en las horas en que realmente se necesita.
Ahí es donde esos aparentemente simples contenedores llenos de baterías comienzan a adquirir otra dimensión.
Un sistema BESS no es solamente una batería gigante. Es una herramienta capaz de separar parcialmente el momento en que producimos electricidad del momento en que decidimos utilizarla.
Y esa posibilidad está cambiando silenciosamente las reglas de toda la industria energética.
