Las centrales eléctricas híbridas y sus baterías aportan un soplo de aire fresco a la industria

Imagen principal: el sistema similar a un automóvil híbrido, donde la batería (en la parte posterior) se descarga del motor de gasolina (en azul en la parte central) y luego los dos se alternan tan suavemente que el conductor nunca sabe qué fuente de energía le está impulsando durante su trayecto. Crédito de la imagen: GE Power.

A medida que avanza la temporada de premios en Hollywood y los estudios de cine se preparan para los Oscars, una entidad de Los Ángeles ha ido acumulando los trofeos suficientes como para que Warner Brothers se ponga verde de envidia. Southern California Edison (SCE), una empresa que proporciona electricidad a 15 millones de residentes, ha ganado seis premios – dos de ellos por innovación, uno por aire limpio otorgado por reguladores ambientales, e incluso el premio al Mejor Proyecto General por Power Engineering – todos ellos por lanzar la primera planta de energía híbrida del mundo en Los Ángeles esta pasada primavera.

Los ingenieros denominan esta tecnología como la Turbina de Gas Eléctrica Híbrida, o de manera técnica, la EGT Híbrida. Un tema central en la conferencia CIGRE del mes pasado en París, ha ayudado a SCE a resolver un problema que lleva afectando a la industria de las energías renovables desde sus inicios – el ceder y respetar los caprichos de la Madre Naturaleza. Un cielo encapotado o una tarde sin viento puede provocar poca o ninguna generación de energía durante varias horas – algo que incluso los fanáticos más ávidos de la energía renovable no pueden soportar.

Por este motivo, hace aproximadamente una década, las empresas de servicios públicos comenzaron a instalar pequeñas turbinas de gas natural junto a parques eólicos y solares para que entrasen en acción cuando el clima dejara de cooperar. Estas plantas peaker ayudaron a incorporar la energía solar y eólica a la corriente principal, pero las turbinas tardaron 10 minutos en arrancar y acelerarse – demasiado tiempo sin electricidad para alguien que esté, por ejemplo, viendo un partido de fútbol. Para evitar apagones inesperados, incluso los más breves, las empresas de servicios públicos dejaron sus peakers encendidas de forma ocasional, quemando combustibles fósiles incluso cuando había bajo nivel de demanda, ya que no estaban completamente seguros de su fiabilidad. SCE, las otras empresas de servicios públicos y el medio ambiente se encontraron con una solución que sólo era parcial.

Esta situación comenzó a cambiar alrededor de 2015, cuando SCE comenzó a lanzar baterías híbridas. Trabajando con las unidades de Grid Solutions y Power Services de GE Power, SCE combinó un sistema de batería GE de 10 MW, ensamblado a partir de células de iones de litio que pueden suministrar energía a la red eléctrica por un máximo de 30 minutos, con la turbina de gas LM6000 de GE, que puede alcanzar 50 MW en aproximadamente 5 minutos – en realidad, la turbina es un motor a reacción modificado. Desde aquel momento, si el viento cesa o se forman nubes, la batería toma el control al instante, lo que le da a la turbina de gas el tiempo suficiente para arrancar. Cuando el viento vuelve a soplar, la batería se apaga y comienza a recargarse para que esté lista para el próximo día sin viento o nublado.

Es un sistema similar al de un automóvil híbrido, donde la batería se descarga del motor de gasolina y luego los dos se alternan tan suavemente que el conductor nunca sabe qué fuente de energía le está impulsando durante su trayecto.La turbina de gas LM6000 utiliza la tecnología del motor a reacción CF6 de GE. Crédito de la imagen: Rob Butler para GE Aviation.

Los ingenieros de GE también agregaron un sofisticado software de administración de energía para optimizar la forma en que la EGT Híbrida pasa del viento a la batería y al gas natural. El software mantiene una monitorización constante de la oferta y la demanda en la red eléctrica. «En un periodo de inactividad, estaremos vigilando el voltaje o la frecuencia y respondiendo a la desviación como si la turbina estuviera operativa», explica Joe Heinzmann, responsable de turbinas de gas híbridas en la división Power Services de GE. «Entonces, si hay una necesidad de energía, respondemos inmediatamente descargando la batería y arrancando la turbina de gas para proporcionar la energía requerida». Una vez pasada la emergencia, los operadores detienen rápidamente la turbina de gas, mientras el sistema de batería permanece operativo y activo. Como resultado, las plantas peakers conectadas al sistema híbrido se activan la mitad de las veces que antes, reduciendo las emisiones y el desgaste.

Este innovador sistema será beneficioso para la salud ambiental de California. SCE estima que usará 2 millones de galones (más de 7 millones de litros) menos de agua para explotar cada planta de energía y reducirá las emisiones de gas de efecto invernadero para el ciclo de vida de sus peakers en un 60%. También está siendo beneficioso para SCE. El menor uso de agua y gas natural no sólo reduce los costes operativos, sino que el tipo de energía que la EGT Híbrida produce tiene mucha demanda. “Spinning Reserve” – el término usado para la energía que puede estar disponible en menos de 10 minutos – actualmente está valorado entre 5 y 7 dólares por megavatio por hora (MWH), mientras que su equivalente más lento, conocida como «reserva sin rotación», solo se vende por 10 céntimos por MWH. Gracias a sus nuevas baterías, SCE puede generar ‘’Spinning reserves’’ para la red de manera fácil y económica.

 Como lo explica Vibhu Kaushik, director de tecnología de red y modernización en SCE: «El almacenamiento renovable y de energía proporciona la combinación perfecta en la que se puede aprovechar la energía renovable y adaptar el suministro a la forma en que se configura la demanda en la red». Todo esto debería guiar a California hacia su meta de las energías renovables que suministrarán la mitad de su electricidad para el 2030. Con un uso total del 28% a día de hoy, el Estado ya está en camino de alcanzar el 30% en 2020.

No es de extrañar que los expertos de la industria continúen alabando a SCE. Sin embargo, a diferencia de muchas otras estrellas galardonadas en Los Ángeles, el secreto de la EGT Híbrida es la invisibilidad. Después de todo, la energía eléctrica está en su punto más álgido pero nadie se da cuenta de su presencia.