Varias son las ventajas que aprecia Claudia Rahmann, académica del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, en torno a los sistemas de baterías para almacenar energía en las instalaciones de centrales hidroeléctricas de pasada, la cual actualmente está desarrollando AES Gener en la central Alfalfal I, en la zona del Cajón del Maipo.

Este proyecto, conocido como Virtual Dam, busca complementar el aporte de energía desde esta central, por lo que contempla 10 MW de potencia instalada en baterías de ion litio, las cuales tienen la capacidad de suministrar electricidad por cinco horas, equivalente al suministro de unos 4.000 hogares.

Según Rahmann, esta aplicación tiene una factibilidad técnica que hs sido resuelta ya a nivel técnico, mientras que a nivel comercial presenta más de un beneficio.

A su juicio, ¿existe un complemento técnico entre los sistemas de baterías y la hidroelectricidad de pasada?
Dado que las centrales hidroeléctricas de pasada no tienen capacidad de almacenamiento de agua, este tipo de centrales debe aceptar el caudal de agua disponible en el río “tal como llegue”, aceptando las variaciones del caudal entre estaciones. Si por temas de capacidad de las turbinas no es posible captar todo el caudal de agua, el agua “sobrante” debe ser vertida, es decir, se pierde en términos de energía eléctrica. El hecho que la generación dependa fuertemente del recurso hídrico disponible tiene varios efectos. Desde la perspectiva sistémica, no pueden apoyar en la mantención del balance entre carga y generación, es decir, no pueden participar de la regulación de frecuencia.

¿Qué viabilidad económica puede tener este tipo de proyecto?

En caso que estas centrales vendan energía en el mercado spot, sus ingresos quedan determinados por la correlación horaria existente entre la disponibilidad del recurso hídrico y el precio spot, el cual tiene un alto nivel de incertidumbre. En el contexto anterior, la operación conjunta de una central hidroeléctrica de pasada con un sistema de almacenamiento en base a baterías presenta grandes ventajas, como mitigar la incertidumbre asociada al recurso hídrico. De esta forma, la central de pasada puede participar en la regulación de frecuencia del sistema, firmar contratos menos restringidos y/o aumentar sus ingresos en el mercado Spot inyectando potencia en horas de precios altos y disminuyendo su inyección en horas de precios bajos.

Por otro lado, el poder apoyar la generación de centrales hidroeléctricas de pasada con un sistema de baterías, también debería ser una alternativa económicamente atractiva. En el caso de los servicios complementarios, la inversión en baterías para regulación de frecuencia será económicamente atractiva en la medida que el mercado esté bien diseñado, incentivando la participación en la regulación de frecuencia. En el caso de contratos y/o ventas en el mercado Spot, incorporar baterías también debería ser atractivo económicamente en la medida que el proyecto involucre un estudio detallado de los requerimientos técnicos considerando las incertidumbres asociadas.

¿Cuál es la factibilidad técnica de instalar sistemas de baterías en centrales hidroeléctricas de pasada?
Hoy en día la factibilidad técnica de instalar sistemas de baterías como complemento de centrales de generación sin capacidad de regulación es un tema resuelto. Para esto existen varias tecnologías de baterías disponibles en el mercado, algunas de las cuales ya están maduras y otras se encuentran en proceso de maduración.

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¿Cómo entraría a operar esta tecnología de baterías en este tipo de centrales desde un punto de vista técnico?
La operación dependerá del esquema elegido. Si se desea participar en el mercado de servicios complementarios mediante regulación de frecuencia, las baterías deberán estar constantemente preparadas para inyectar o consumir potencia dependiendo del caudal de agua y las necesidades del sistema. Esto se logra mediante un control coordinado que considere la capacidad de generación de las turbinas hidráulicas dado el caudal de agua existente, el estado de carga de las baterías y los requerimientos de regulación de frecuencia que tenga el sistema. En términos simples, el control debe ser tal que permita a la central hidroeléctrica cumplir los requerimientos de regulación (aumento o disminución de la potencia inyectada a la red), minimizando el vertimiento de agua y asegurando la correcta operación de las baterías. Por ejemplo, si el caudal es muy grande y la capacidad de las turbinas no es suficiente para captar todo el caudal, el agua “sobrante” debería usarse para cargar las baterías y evitar así el vertimiento. Por el contrario, si el caudal de agua es insuficiente para que las turbinas hidráulicas de la central cumplan con un requerimiento de aumento de potencia, entonces las baterías deberán descargarse para inyectar potencia a la red y permitir así que la central hidráulica cumpla con el requerimiento.

¿Qué rol podrían jugar las baterías con electrónica de potencia con la realidad particular que tiene en generación una central hidroeléctrica de pasada?
Los equipos conectados a la red mediante electrónica de potencia, como es el caso de las baterías, tienen la ventaja de tener tiempos de respuesta muy rápidos, mucho mayores que los que tienen las centrales convencionales en base a generación sincrónica. De esta forma, su inserción en los sistemas eléctricos puede contribuir a mejorar notoriamente el proceso de regulación de frecuencia.

¿Cuáles son los desafíos técnicos de la tecnología de baterías con estos proyectos hidroeléctricos?
Creo que dentro de los desafíos está el definir la tecnología de batería más adecuada en función de las necesidades técnicas que involucre el proyecto. Concretamente, la vida útil de las baterías depende fuertemente del modo de operación que éstas tengan. Un mal uso de las baterías en términos de descargas muy rápidas o muy profundas, pueden disminuir significativamente la vida útil de las baterías y por ende la rentabilidad del proyecto. Si bien la vida útil de distintos tipos de baterías en función de sus modos de operación es un tema que ha sido ampliamente investigado en los últimos años, aún quedan preguntas sin ser respondidas.