La clave para lograr una penetración total de las energías renovables en minas remotas del Ártico

Históricamente, generar electricidad para minas remotas en el Ártico ha implicado principalmente usar combustible diésel importado, es decir, una operación sumamente costosa con precios de combustible de más de 1 dólar canadiense por litro. Hoy más que nunca, al analizar los factores de costo y tendencias de crecimiento, como el cambio climático y la presión de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, las minas tienen un incentivo para reducir el consumo de combustible. Muchos de estos emplazamientos tienen acceso a recursos eólicos y solares estacionales de primera línea, lo que hace que la generación de energía renovable sea una clara oportunidad para abaratar costos y reducir las emisiones.

Actualmente, muchas minas tienen como objetivo lograr una penetración total de las energías renovables mediante la integración de energía eólica y solar con el almacenamiento de energía para cubrir su demanda de electricidad. Sin embargo, lograr la penetración total de las energías renovables no es tarea fácil, sobre todo en el Ártico. La variabilidad de las energías eólica y solar exige que el almacenamiento de energía sea a largo plazo. Dependiendo de las operaciones, se necesitan como mínimo entre seis y diez horas de capacidad de almacenamiento para lograr estas altas penetraciones de energías renovables, e incluso se necesitan mayores duraciones si la carga no es flexible.

El enfoque estándar para aplicaciones de almacenamiento de larga duración es usar una batería de iones de litio, pero debido a la relación limitada entre potencia y energía, esta batería suele tener un tamaño excesivo, lo que puede dar como resultado que la batería de iones de litio sea una opción costosa para el almacenamiento de energía de larga duración. Por ende, es conveniente buscar otras opciones de tecnologías.

Las tecnologías de almacenamiento de energía hidráulica y de aire comprimido son posibles opciones para tecnologías de almacenamiento de energía de larga duración. Sin embargo, ambas tienen limitaciones geográficas y eficiencias de moderadas a bajas. Por otro lado, las baterías de flujo son cada vez más prácticas para aplicaciones de almacenamiento de energía de mayor duración. Aquí se presentan cinco ventajas únicas de las baterías de flujo para las instalaciones en el Ártico:

1. la capacidad de variar la relación entre potencia y energía, que implica un ahorro de costos por megavatio/hora, ya que aumenta la duración del almacenamiento y, al mismo tiempo, se usan materiales más baratos en comparación con otras tecnologías;
2. el tiempo de respuesta comparable con otras tecnologías de baterías, que actualmente está limitado por el tiempo de respuesta del inversor o controlador, lo que demuestra la capacidad de proporcionar tanto servicios de emulación de inercia (grid forming) de corta duración como almacenamiento de larga duración;
3. la capacidad de operar a una profundidad de descarga del 100 por ciento con mínima degradación de más de decenas de miles de ciclos. Esto se traduce en un mínimo mantenimiento e intervención de parte del proveedor, lo que reduce la necesidad de acceder al terreno.
4. Las baterías de flujo se calientan automáticamente durante su funcionamiento, lo que mantiene el sistema a la temperatura de operación deseada y les permite funcionar en los climas crudos del Ártico con temperaturas inferiores a −40 °C. Los tanques de electrolitos también contienen energía térmica, y el sistema se enfría lentamente si queda inactivo por cortos períodos, generalmente durante varias horas.
5. Finalmente, muchos proveedores ofrecen sistemas modulares en contenedores que minimizan los requisitos de instalación local y permiten ahorrar costos. Los sistemas modulares se pueden reubicar en otro sitio al final de la vida útil de la mina, lo que genera flexibilidad si la vida útil de la mina es corta.

A pesar de los numerosos beneficios de las baterías de flujo, no podemos pasar por alto los desafíos que se deben abordar para lograr una implementación remota exitosa en el Ártico. Las baterías de flujo requieren entre tres y cuatro veces la cantidad de contenedores que una batería de iones de litio de capacidad similar. Los contenedores se deben transportar al sitio remoto, lo que implica mayores costos iniciales de entrega por megavatio/hora, y una logística de entrega más complicada. El área de mayor superficie requerida también aumenta, en última instancia, el balance de costos de la planta. Al igual que con todas las tecnologías de baterías implementadas en el Ártico, es necesario agregar calentadores y aislamiento para evitar el congelamiento durante los períodos de inactividad prolongados. Las baterías de flujo también tienen una eficiencia de ciclo (round-trip efficiency) modesta (entre 70 y 80 por ciento). El impacto de los climas helados del Ártico en las eficiencias de los sistemas sigue siendo relativamente desconocido, ya que en climas fríos la utilización es escasa. A medida que se implementen más sistemas, comprenderemos cada vez mejor los efectos de las duras condiciones del Ártico.

El abordaje de estos desafíos es un paso clave hacia la implementación de baterías de flujo en los sitios remotos del Ártico. La batería de flujo es una tecnología excepcional de almacenamiento de energía que actualmente se posiciona como un factor clave que permitiría lograr una penetración total de las energías renovables. La creciente urgencia por reducir el consumo de combustibles fósiles y usar los recursos locales para generar electricidad en minas remotas constituye una oportunidad excelente.