La Administración Meteorológica de China dijo que debido a la incertidumbre del sistema climático exacerbada por el calentamiento global, los eventos de temperaturas extremadamente altas y precipitaciones extremadamente fuertes en China son cada vez más frecuentes y más fuertes.
Desde la Revolución Industrial, los gases de efecto invernadero producidos por las actividades humanas han provocado temperaturas globales anormalmente altas, el aumento del nivel del mar y fenómenos climáticos extremos como tormentas, inundaciones y sequías han ocurrido en diferentes regiones con mayor densidad y frecuencia.
La Organización Mundial de la Salud señaló que el aumento de las temperaturas globales y la quema excesiva de combustibles fósiles se han convertido en una de las mayores amenazas para la salud humana. No solo la amenaza de insolación, golpe de calor y enfermedades cardiovasculares, sino también el cambio climático podría agravar más del 50% de los patógenos humanos conocidos.
El cambio climático es un gran desafío para la humanidad en la era contemporánea. Como importante emisor de gases de efecto invernadero, China anunció el objetivo de "pico de carbono y neutralidad de carbono" en 2020, asumió un compromiso solemne con la comunidad internacional, demostró la responsabilidad y el compromiso de un gran país y reflejó la urgente necesidad de impulsar la transformación y modernización de la estructura económica y promover la coexistencia armoniosa entre el ser humano y la naturaleza.
Desafíos de turbulencia en el sistema eléctrico
El campo energético es un campo de batalla muy vigilado para la implementación del “carbono dual”.
Por cada grado Celsius de aumento en la temperatura media global, el carbón contribuye con más de 0,3 grados Celsius. Para impulsar aún más la revolución energética, es necesario controlar el consumo de energía fósil y acelerar la construcción de un nuevo sistema energético. Entre 2022 y 2023, China emitió más de 120 políticas de "carbono dual", haciendo especial hincapié en el apoyo clave al desarrollo y la utilización de energías renovables.
Gracias a la sólida promoción de políticas, China se ha convertido en el país líder a nivel mundial en el uso de nuevas energías y energías renovables. Según datos de la Administración Nacional de Energía, en el primer semestre de 2024, la nueva capacidad instalada de generación de energía renovable del país alcanzó los 134 millones de kilovatios, lo que representa el 88 % de la nueva capacidad instalada; la generación de energía renovable alcanzó los 1,56 billones de kilovatios-hora, lo que representa aproximadamente el 35 % de la generación total de energía.
Se incorporan más energía eólica y fotovoltaica a la red eléctrica, lo que aporta electricidad verde más limpia a la producción y a la vida de las personas, pero también desafía el modo de funcionamiento tradicional de la red eléctrica.
El modo tradicional de suministro eléctrico de la red eléctrica es instantáneo y planificado. Al conectar la energía, significa que alguien ha calculado sus necesidades con antelación y está generando electricidad para usted al mismo tiempo en algún lugar. La curva de generación de energía de la central eléctrica y la curva de transmisión de energía del canal de transmisión se planifican con antelación según datos históricos. Incluso si la demanda de electricidad aumenta repentinamente, se puede satisfacer a tiempo activando las unidades de energía térmica de respaldo, lo que garantiza un funcionamiento seguro y estable de la red eléctrica.
Sin embargo, con la introducción de una gran cantidad de energía eólica y fotovoltaica, el momento y la cantidad de electricidad que se puede generar dependen de las condiciones meteorológicas, lo cual dificulta la planificación. Cuando las condiciones meteorológicas son favorables, las nuevas unidades energéticas funcionan a plena capacidad y generan una gran cantidad de electricidad verde; sin embargo, si la demanda no aumenta, esta electricidad no puede conectarse a internet. Cuando la demanda de electricidad es alta, llueve y está nublado, los aerogeneradores no giran, los paneles fotovoltaicos no se calientan y se producen cortes de energía.
Anteriormente, el abandono de la energía eólica y la luz en Gansu, Xinjiang y otras provincias productoras de nuevas energías se relacionaba con la escasez estacional de electricidad en la región y la incapacidad de la red eléctrica para absorberla a tiempo. La incontrolabilidad de la energía limpia dificulta el despacho de la red eléctrica y aumenta los riesgos operativos del sistema eléctrico. Hoy en día, cuando la población depende en gran medida de un suministro eléctrico estable para la producción y la vida, cualquier desajuste entre la generación y el consumo de energía tendrá graves consecuencias económicas y sociales.
Existe una diferencia entre la capacidad instalada de nueva energía y la generación real de energía, y la demanda de energía de los usuarios y la energía generada por las centrales eléctricas no pueden lograr un equilibrio dinámico entre la fuente y la carga. La electricidad fresca debe utilizarse a tiempo o almacenarse, lo cual es condición necesaria para el funcionamiento estable de una red eléctrica bien organizada. Para lograr este objetivo, además de construir un modelo preciso de predicción de energía limpia mediante un análisis preciso de los datos meteorológicos y históricos de generación de energía, también es necesario aumentar la flexibilidad del despacho del sistema eléctrico mediante herramientas como sistemas de almacenamiento de energía y centrales eléctricas virtuales. El país enfatiza la importancia de acelerar la planificación y la construcción de un nuevo sistema energético, y el almacenamiento de energía es una tecnología indispensable.
“Banco Verde” en el Nuevo Sistema Energético
Con la revolución energética, el papel de las centrales eléctricas de bombeo ha cobrado cada vez mayor relevancia. Esta tecnología, nacida a finales del siglo XIX, se construyó originalmente para regular los recursos hídricos estacionales de los ríos y generar electricidad. Se ha desarrollado rápidamente y ha madurado gradualmente en el contexto de la industrialización acelerada y la construcción de centrales nucleares.
Su principio es muy simple. Se construyen dos embalses en la montaña y al pie de esta. Al caer la noche o durante el fin de semana, la demanda de electricidad disminuye, y la electricidad barata y excedente se utiliza para bombear agua al embalse aguas arriba. Cuando el consumo eléctrico alcanza su punto máximo, se libera agua para generar electricidad, de modo que esta pueda reajustarse y distribuirse en el tiempo y el espacio.
Como tecnología de almacenamiento de energía con un siglo de antigüedad, la acumulación por bombeo ha adquirido una nueva función en el proceso de "carbono dual". Cuando la capacidad de generación de energía fotovoltaica y eólica es alta y la demanda de electricidad del usuario se reduce, la acumulación por bombeo puede almacenar el exceso de electricidad. Cuando la demanda de electricidad aumenta, esta se libera para ayudar a la red eléctrica a equilibrar la oferta y la demanda.
Es flexible y confiable, con arranque y parada rápidos. La generación de energía a plena carga tarda menos de 4 minutos desde el arranque. Si ocurre un accidente a gran escala en la red eléctrica, el sistema de almacenamiento por bombeo puede arrancar rápidamente y restablecer el suministro eléctrico. Se considera la última "mecha" para iluminar la red eléctrica a oscuras.
Como una de las tecnologías de almacenamiento de energía más desarrolladas y ampliamente utilizadas, el almacenamiento por bombeo es actualmente la mayor "batería" del mundo, representando más del 86% de la capacidad instalada mundial de almacenamiento de energía. En comparación con nuevos sistemas de almacenamiento de energía, como el almacenamiento electroquímico y el almacenamiento de hidrógeno, el almacenamiento por bombeo ofrece las ventajas de una tecnología estable, bajo costo y gran capacidad.
Una central eléctrica de bombeo tiene una vida útil de diseño de 40 años. Puede funcionar de 5 a 7 horas diarias y descargar continuamente. Utiliza agua como combustible, tiene bajos costos de operación y mantenimiento, y no se ve afectada por las fluctuaciones de precios de materias primas como el litio, el sodio y el vanadio. Sus beneficios económicos y su capacidad de servicio son cruciales para reducir el costo de la electricidad verde y las emisiones de carbono de la red eléctrica.
En julio de 2024, se emitió oficialmente en Guangdong el primer plan provincial de implementación de mi país para la participación de la energía mediante bombeo en el mercado eléctrico. Las centrales eléctricas de bombeo comercializarán toda la electricidad al contado mediante un nuevo sistema de "cotización de cantidad y cotización", y "bombearán agua para almacenar electricidad" y "liberarán agua para obtener electricidad" de forma eficiente y flexible en el mercado eléctrico. Esto desempeñará un nuevo papel como "banco de electricidad verde" para almacenar y acceder a nueva energía, abriendo así una nueva vía para obtener beneficios orientados al mercado.
“Formularemos estrategias de cotización con base científica, participaremos activamente en la comercialización de electricidad, mejoraremos la eficiencia integral de las unidades y nos esforzaremos por obtener beneficios de incentivos en la electricidad y las tarifas eléctricas, a la vez que promovemos el aumento de la proporción del consumo de nueva energía”, declaró Wang Bei, subdirector general del Departamento de Planificación y Finanzas de Almacenamiento de Energía de la Red Eléctrica del Sur.
La tecnología madura, la enorme capacidad, el almacenamiento y acceso flexibles, la producción duradera, el bajo coste durante todo el ciclo de vida y los mecanismos cada vez más mejorados orientados al mercado han hecho del almacenamiento por bombeo el "todoterreno" más económico y práctico en el proceso de revolución energética, desempeñando un papel clave en la promoción del uso eficaz de la energía renovable y garantizando la seguridad y la estabilidad del sistema eléctrico.
Grandes proyectos polémicos
En el contexto del ajuste de la estructura energética nacional y el rápido desarrollo de nuevas energías, las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo han experimentado un auge en la construcción. En el primer semestre de 2024, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento por bombeo en China alcanzó los 54,39 millones de kilovatios, y la tasa de crecimiento de la inversión aumentó 30,4 puntos porcentuales con respecto al mismo período del año anterior. En los próximos diez años, el margen de inversión de mi país en almacenamiento por bombeo se acercará al billón de yuanes.
En agosto de 2024, el Comité Central del PCCh y el Consejo de Estado emitieron las "Opiniones sobre la Aceleración de la Transformación Verde Integral del Desarrollo Económico y Social". Para 2030, la capacidad instalada de centrales eléctricas de bombeo superará los 120 millones de kilovatios.
Si bien surgen oportunidades, también causan el problema del sobrecalentamiento de la inversión. La construcción de centrales eléctricas de bombeo es una ingeniería de sistemas rigurosa y compleja, que implica múltiples etapas, como la regulación, los trabajos preparatorios y la aprobación. En el auge de la inversión, algunos gobiernos locales y propietarios a menudo ignoran el carácter científico de la selección del emplazamiento y la saturación de la capacidad, y se centran excesivamente en la velocidad y la escala del desarrollo de los proyectos, lo que conlleva una serie de efectos negativos.
La selección del emplazamiento de las centrales eléctricas de bombeo debe considerar las condiciones geológicas, la ubicación geográfica (cerca del centro de carga, cerca de la base energética), la línea roja ecológica, la caída de presión, la adquisición de terrenos y la inmigración, entre otros factores. Una planificación y un diseño inadecuados harán que la construcción de centrales eléctricas no satisfaga las necesidades reales de la red eléctrica o queden inutilizables. No solo los costos de construcción y operación serán difíciles de asimilar temporalmente, sino que incluso surgirán problemas como la invasión de la línea roja ecológica durante la construcción; una vez finalizada, si los niveles técnicos, de operación y mantenimiento no cumplen con los estándares, se generarán riesgos de seguridad.
Todavía existen casos en los que la selección del emplazamiento de algunos proyectos no es razonable. Lei Xingchun, subdirector general del departamento de infraestructura de Southern Grid Energy Storage Company, afirmó: «La esencia de una central eléctrica de bombeo es satisfacer las necesidades de la red eléctrica y garantizar el acceso de nueva energía a la misma. La selección del emplazamiento y la capacidad de la central eléctrica de bombeo deben determinarse en función de las características de la distribución eléctrica, las características de operación de la red eléctrica, la distribución de la carga eléctrica y la estructura energética».
El proyecto es de gran envergadura y requiere una gran inversión inicial. Es aún más necesario fortalecer la comunicación y la coordinación con los departamentos de recursos naturales, medio ambiente ecológico, silvicultura, pastizales, conservación del agua y otros, así como realizar una buena labor de conexión con la línea roja de protección ecológica y los planes relacionados. Añadió Jiang Shuwen, jefe del departamento de planificación de Southern Grid Energy Storage Company.
La inversión en construcción de decenas de miles de millones o incluso decenas de miles de millones, la superficie de construcción de cientos de hectáreas de embalses y el período de construcción de 5 a 7 años son también las razones por las que muchas personas critican el almacenamiento por bombeo por no ser "económico y respetuoso con el medio ambiente" en comparación con otros sistemas de almacenamiento de energía.
De hecho, en comparación con los tiempos de descarga limitados y la vida útil de 10 años del almacenamiento de energía química, la vida útil real de las centrales eléctricas de bombeo puede alcanzar los 50 años o incluso más. Gracias a su gran capacidad de almacenamiento, la frecuencia de bombeo ilimitada y un menor costo por kilovatio-hora, su eficiencia económica sigue siendo mucho mayor que la de otros sistemas de almacenamiento de energía.
Zheng Jing, ingeniero sénior del Instituto de Recursos Hídricos y Planificación y Diseño de Energía Hidroeléctrica de China, realizó un estudio: «El análisis de la eficiencia económica del proyecto muestra que el coste normalizado por kilovatio-hora de las centrales eléctricas de bombeo es de 0,207 yuanes/kWh. El coste normalizado por kilovatio-hora del almacenamiento de energía electroquímica es de 0,563 yuanes/kWh, lo que equivale a 2,7 veces el de las centrales eléctricas de bombeo».
El almacenamiento de energía electroquímica ha crecido rápidamente en escala en los últimos años, pero existen diversos riesgos ocultos. Es necesario extender continuamente el ciclo de vida, reducir el costo unitario, aumentar la escala de la central eléctrica y configurar la función de ajuste de fase desde la perspectiva de garantizar la seguridad, para que sea comparable con las centrales eléctricas de bombeo, señaló Zheng Jing.
Construir una central eléctrica, embellecer el terreno
Según datos de Southern Power Grid Energy Storage, en el primer semestre de 2024, la generación acumulada de energía de las centrales eléctricas de bombeo en la región sur fue de casi 6 mil millones de kWh, equivalente a la demanda de electricidad de 5,5 millones de usuarios residenciales durante un semestre, lo que representa un aumento interanual del 1,3 %. El número de unidades de generación de energía se multiplicó por más de 20 000, lo que representa un aumento interanual del 20,9 %. En promedio, cada unidad de cada central eléctrica genera potencia pico más de tres veces al día, lo que contribuye significativamente al acceso estable de energía limpia a la red eléctrica.
Con el objetivo de ayudar a la red eléctrica a mejorar su capacidad de almacenamiento de energía para reducir los picos de demanda y brindar electricidad limpia para el desarrollo social y económico, Southern Power Grid Energy Storage está comprometido con la construcción de hermosas centrales eléctricas y con el suministro de productos ambientales y ecológicos “verdes, abiertos y compartidos” para la gente local.
Cada primavera, las montañas se llenan de cerezos en flor. Ciclistas y senderistas acuden al distrito de Yantian, en Shenzhen, para contemplar la belleza del paisaje. Reflejos del lago y las montañas, paseando por el mar de cerezos en flor, se percibe como un paraíso. Este es el embalse superior de la Central Eléctrica de Almacenamiento por Bombeo de Shenzhen, la primera central eléctrica de almacenamiento por bombeo construida en el centro de la ciudad en el país, y el "parque de montaña y mar" que los turistas admiran.
La Central Eléctrica de Almacenamiento por Bombeo de Shenzhen incorporó conceptos ecológicos desde el inicio de su planificación. Las instalaciones y equipos de protección ambiental y conservación del agua se diseñaron, construyeron y pusieron en funcionamiento simultáneamente con el proyecto. El proyecto ha recibido premios como el "Proyecto Nacional de Calidad" y el "Proyecto Nacional de Demostración de Conservación de Suelo y Agua". Tras la puesta en funcionamiento de la central, China Southern Power Grid Energy Storage mejoró el paisaje desindustrializado de la zona superior del embalse con el estándar de parque ecológico y colaboró con el Gobierno del Distrito de Yantian para plantar cerezos en flor alrededor del embalse, creando la imagen de Yantian de "ciudad de montaña, mar y flores".
El énfasis en la protección ecológica no es un caso excepcional de la Central Eléctrica de Almacenamiento por Bombeo de Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage ha formulado estrictos sistemas de gestión de construcción ecológica y estándares de evaluación a lo largo de todo el proceso de construcción del proyecto. Cada proyecto integra el entorno natural circundante, las características culturales y los planes pertinentes del gobierno local, y establece gastos especiales para la restauración y mejora del entorno ecológico en el presupuesto de protección ambiental, garantizando así la integración armoniosa del paisaje industrial del proyecto con el entorno ecológico circundante.
Las centrales eléctricas de bombeo presentan requisitos relativamente altos para la selección del emplazamiento. Para evitar las líneas rojas ecológicas, si en la zona de construcción hay plantas raras protegidas o árboles antiguos, es necesario comunicarse con el departamento forestal con antelación y tomar medidas de protección, bajo su supervisión, para llevar a cabo la protección in situ o la protección migratoria, explicó Jiang Shuwen.
En cada central de bombeo de Southern Power Grid Energy Storage, se puede ver una enorme pantalla electrónica que publica datos en tiempo real, como el contenido de iones negativos, la calidad del aire, los rayos ultravioleta, la temperatura, la humedad, etc. "Esto es lo que nos pedimos monitorear para que las partes interesadas puedan ver claramente la calidad ambiental de la central", afirmó Jiang Shuwen. "Tras la construcción de las centrales de bombeo de Yangjiang y Meizhou, las garcetas, conocidas como 'aves de monitoreo ambiental', comenzaron a anidar en grupos, lo que constituye la forma más intuitiva de reconocer la calidad ambiental, como la calidad del aire y del agua del embalse, en la zona de la central".
Desde la construcción de la primera central eléctrica de bombeo a gran escala de China, en Cantón, en 1993, Southern Power Grid Energy Storage ha acumulado una sólida experiencia en la implementación de proyectos ecológicos a lo largo de su ciclo de vida. En 2023, la empresa lanzó los "Métodos de Gestión de la Construcción Ecológica e Indicadores de Evaluación para Centrales Eléctricas de Bombeo", que aclararon las responsabilidades y los estándares de evaluación de la construcción ecológica de todas las unidades participantes en el proyecto durante el proceso de construcción. Este documento incluye objetivos prácticos y métodos de implementación, lo cual es fundamental para guiar a la industria en la implementación de la protección ecológica.
Las centrales eléctricas de bombeo se han construido desde cero, y muchas tecnologías y sistemas de gestión no tienen precedentes. Se apoya en líderes del sector, como Southern Power Grid Energy Storage, para impulsar las cadenas industriales, tanto aguas arriba como aguas abajo, a fin de innovar, explorar, verificar y promover la modernización industrial paso a paso. La protección ecológica también es indispensable para el desarrollo sostenible de la industria de bombeo. No solo representa la responsabilidad de la empresa, sino que también resalta el valor ecológico y el valor añadido de este proyecto de almacenamiento de energía ecológica.
El reloj de la neutralidad de carbono está en marcha, y el desarrollo de las energías renovables continúa logrando nuevos avances. El papel de las centrales eléctricas de bombeo como "reguladores", "bancos de energía" y "estabilizadores" en el equilibrio de carga de la red eléctrica cobra cada vez mayor relevancia.
Hora de publicación: 05-feb-2025
