La energía solar puede ser el futuro de la producción de energía , pero por el momento, causa muchos problemas. Los productores de energía, los administradores de redes y los mercados de energía han luchado para adaptarse a la creciente cantidad de paneles solares que se están instalando, especialmente en áreas como California.
En resumen, los problemas se derivan de dos hechos simples: primero, que la energía solar no se produce por la noche y, en segundo lugar, que todavía no tenemos baterías grandes de nivel de red capaces de almacenar el exceso de energía solar y liberarla después de la puesta del sol.
Parte de la solución es usar las muchas baterías más pequeñas que ya están conectadas a la red, es decir, aquellas que funcionan con automóviles eléctricos, una idea que generalmente se denomina vehículo a red, o V2G. Si bien esta idea ha existido durante varios años, el progreso ha ido a buen ritmo, pero los investigadores han alcanzado recientemente algunos hitos importantes para lograr el uso comercial de V2G.
Los problemas con la «Curva Solar» y la «Curva del Pato»
Las compañías de energía necesitan ajustar la producción para satisfacer la demanda de los consumidores, lo que es fácil con fuentes no renovables como la quema de hidrocarburos. Pero con la energía solar , la producción se limita a las horas de sol. Cuando el sol se pone y la gente saca más de la red para encender las luces, por ejemplo, las compañías de energía necesitan aumentar rápidamente la producción de carbón, gas natural y otras fuentes. Esto es costoso e impone impuestos a la infraestructura, ya que las plantas de energía y el personal no están diseñados ni capacitados para esto.
Este rápido aumento se ilustra mejor con la curva del pato . La cantidad de energía no renovable consumida durante el día y el fuerte aumento de la tarde se asemeja a la forma de un pato.
Si áreas como California, de donde proviene este gráfico, continúan agregando energía fotovoltaíca a la tasa proyectada, para 2020 están en riesgo de sobreproducción. De hecho, la rápida adopción de la energía solar en Hawai crea un aumento tan pronunciado cuando se pone el sol que su gráfica se ha denominado la curva de Nessie , después del cuello largo del monstruo del Lago Ness. Algunos países en desarrollo tienen un aumento aún más pronunciado al final del día, creando lo que algunos han llamado la curva del tiburón.
Otro problema es que las plantas solares son demasiado buenas para producir electricidad durante el día. Producen tanto que algunos deben desconectarse para evitar el exceso de suministro de la red, un proceso conocido como reducción de costos . Esto debilita la confiabilidad de la red, hace que la construcción de nuevas plantas sea económicamente poco atractiva y arroja una llave en los mercados de energía, ya que los precios de la energía están determinados en gran medida por la oferta y la demanda.
La solución a largo plazo para estos problemas es que las baterías sean lo suficientemente grandes como para almacenar el exceso de energía solar. Aunque hay muchos de estos en desarrollo , todavía existen obstáculos para la implementación a gran escala.
Del Vehículo a la red
Hasta tanto no se utilicen baterías más grandes y mejores para almacenar el exceso de energía solar, las compañías de energía, fabricantes de automóviles, reguladores e investigadores están recurriendo a las baterías que ya se encuentran en los coches eléctricos. Debido a que muchos de estos autos están inactivos aproximadamente el 80 por ciento del tiempo , sus baterías pueden usarse para devolver energía a la red durante las horas pico de demanda y para almacenar el exceso de energía solar durante las horas pico de producción.
Si bien esto suena relativamente simple, una rápida incursión en el campo revela una serie de complicaciones. Por ejemplo, las baterías de los automóviles eléctricos son de iones de litio y solo tienen una vida útil de menos de 500 ciclos de carga / descarga. El hecho de verse obligado a pasar por más ciclos reduce su longevidad, aunque los resultados de la investigación varían bastante según la cantidad. Sin embargo, se están realizando esfuerzos para reemplazar las baterías de iones de litio con azufre de litio, de iones de magnesio o de iones de sodio, que ofrecen una vida útil más larga.
Otro problema es que la mayoría de las baterías y conexiones para automóviles eléctricos no son bidireccionales, es decir, la energía solo puede fluir de una manera, y revertir el flujo requeriría que los inversores conviertan la corriente continua de una batería en la corriente alterna de la red. Esto puede causar una pérdida significativa de energía.
También debe determinarse quién paga la pérdida de la vida útil de la batería y los inversores. ¿Los consumidores deben asumir el costo adicional o es responsabilidad de las compañías de energía? ¿Qué incentivo existe para que los fabricantes de automóviles produzcan baterías y conexiones bidireccionales?
La investigación actual
Para ayudar a responder algunas de estas preguntas, investigadores como los de Pecan Street , una organización sin fines de lucro con sede en Austin, han realizado pruebas exhaustivas. En particular, con fondos de Austin Energy y el Departamento de Energía, se han centrado en el nuevo Nissan LEAF, que se encuentra entre los primeros automóviles disponibles comercialmente en ofrecer vehículos a la red.
Recientemente, transfirieron con éxito de nuevo la energía a la red y recopilaron una gran cantidad de puntos de datos para analizar. Con estos datos, la compañía está analizando cómo se ve afectada la red local, la eficiencia de las estaciones de carga, el efecto que el proceso tiene en la batería, la pérdida de energía en una distancia dada y muchos otros puntos de datos, todos los cuales son necesarios para ayuda a Austin y las áreas circundantes a aumentar la cantidad de energía solar que producen, una parte integral de Austin SHINES.
Pecan Street también cuenta con cientos de hogares voluntarios en todo el país que permiten la recopilación de datos sobre el uso de energía, así como la cantidad que producen a partir de sus propios paneles solares, que están utilizando investigadores de todo el mundo para ayudar a integrar las energías renovables en sus redes locales.
Scott Hinson, el director de tecnología de Pecan Street, cree que la tecnología del vehículo a la red no resolverá el problema de la energía solar por sí sola, pero junto con otros métodos puede ayudar a mitigar los problemas de la energía solar.
En general, Scott es optimista sobre V2G. «Los vehículos eléctricos por sí mismos tienen un gran potencial para un tránsito más limpio, pero usarlos como almacenamiento de energía puede desbloquear la capacidad de tener más generación renovable de energía eólica y solar y un sistema de energía más limpio», dijo.
