Autor: Daniel Batten | Fecha Original: 15/06/2022 | Traducido por: Sovereign Monk | Batcoinz
Los dos mayores problemas de la energía solar y la eólica son que "no se adaptan a dónde" y "no se adaptan a cuándo" la mayoría de los clientes quieren.
Estos dos problemas conducen a una plétora de otros problemas: reducción, equilibrio de la carga, regulación de la tensión, energía desperdiciada en la transmisión, energía varada y tasa de conexión a la red. Los detalles se tratarán en otro artículo de investigación para los que quieran profundizar en la materia. Para los que prefieren una visión general, basta con decir que hacen casi imposible construir una red completa con energía solar y eólica, incluso cuando se añaden baterías a la mezcla. Pero si podemos resolver estos problemas, podemos hacer realidad el sueño de la red renovable.
Problema 1: Donde se produce la energía no es donde se utiliza
La electricidad viaja por cables de alta tensión como los coches por una autopista.
A diferencia de las plantas de gas y carbón, que pueden estar situadas cerca de una población, los parques eólicos y solares necesitan muchos terrenos, y eso significa que probablemente estarán en lugares rurales remotos.
Llevar esa energía a los usuarios tiene 2 problemas:
- Hay una pérdida de energía al transferirla (oficialmente alrededor del 5% de pérdida - pero como la inflación, muchos en el sector creen que la cifra real es mucho mayor)
- Congestión. Las torres de alta tensión se congestionan con la electricidad al igual que las carreteras se congestionan con los vehículos. Esto significa que no se puede utilizar toda la energía producida por la energía solar y eólica, y se desperdicia.
Nueva Zelanda nos indica el futuro de lo que ocurrirá cuando tengamos más del 80% de energías renovables, porque Nueva Zelanda ya se enfrenta a este problema de "dónde" con las energías renovables, aunque hidroeléctricas, no solares y eólicas. En Nueva Zelanda, casi toda la generación se produce en la Isla Sur. Pero casi todo el consumo de esa electricidad se produce en la Isla Norte.
Por ello, se está haciendo difícil regular el voltaje, tanto que la Comisión de Comercio acaba de ordenar que Transpower, la empresa estatal responsable de la transmisión de la electricidad, debe resolverlo antes de que se convierta en un problema. La solución probable: un "STATCOM" de 100 millones de dólares: que no sirve para nada más que para regular el voltaje durante el 1% del año en que podría ser necesario regular el voltaje debido a la cuestión de mover mucha energía de una parte del país a otra. El otro 99% del tiempo, este widget no sirve para nada. No genera electricidad, ni ayuda de ninguna manera a la respuesta a la demanda (ver 2. más abajo).
Así que esta no es la verdadera solución. La verdadera solución es generar mucha energía en el centro de la Isla Norte. Este lugar no tiene una gran industria, ni una gran base de población, ni ríos adecuados para la energía hidroeléctrica. Sin embargo, hay mucha tierra, sol y viento. Así que la única solución adecuada sería probablemente la generación solar y eólica. Pero esta nueva generación necesitaría un cliente independiente de la ubicación. Un parque solar de 50MW con un centro de datos de minería de Bitcoin proporcionaría la solución perfecta: equilibrar el voltaje, a la vez que generar más energía y ayudar al problema del "cuándo". En la siguiente sección, veremos por qué tener una gran batería no es suficiente.
Problema 2: cuando se produce la energía no es cuando se necesita
El problema más obvio de la energía solar y eólica es que la solar produce energía durante el día, pero la mayor parte de la energía se necesita para un breve pico de la mañana y la tarde, cuando el sol está ausente en su mayor parte o por completo. El viento puede producir durante todo el día, pero es muy imprevisible.
Estos problemas suponen auténticos quebraderos de cabeza para los operadores de la red.
Muchos han supuesto que el problema puede resolverse simplemente utilizando baterías para almacenar ese exceso de capacidad solar y eólica. A primera vista, esto parece factible: los costes de las baterías se están reduciendo exponencialmente y la tecnología es cada vez más eficiente. Las baterías son parte de la solución. Sin embargo, por sí solas, también están completamente mal equipadas para manejar la carga variable y estabilizar la red, por varias razones.
I. Más allá de la capacidad limitada
Cuando la batería está llena, ¡está llena! No se puede seguir cargando. Las baterías son como un depósito de reserva en las motos: sólo pueden proporcionar un segundo nivel de apoyo para almacenar un exceso de suministro para la generación solar y eólica, pero su capacidad es finita. Por lo tanto, las baterías no pueden acabar con el problema del despilfarro de energía solar y eólica, aunque sí pueden limitarlo.
Sin embargo, cuando un minero de Bitcoin está al lado de esa batería, los mineros de Bitcoin pueden comprar la energía sobrante. Los antiguos mineros "S9" son perfectos para esto, ya que cuestan alrededor de 200 dólares y pueden estar inactivos la mayor parte del día, para luego encenderse durante unas horas a mitad del día cuando la demanda es baja y esa energía se habría desperdiciado.
II. Mejorar la rentabilidad de la energía solar/eólica
Estas baterías deberán descargar esa energía de nuevo a la red lo antes posible, para poder reutilizarla. ¿Pero qué pasa si los precios de la electricidad al por mayor han bajado cuando la batería está llena? El coste de absorber esa energía podría ser mayor que el dinero que la batería gana vendiéndola a la red. El proceso de comprar energía para los parques solares y eólicos y venderla de nuevo a la red se conoce como "arbitraje simple", y como podemos ver: es económicamente arriesgado.
Sin embargo, con los mineros de Bitcoin en la mezcla, el operador de energía solar y eólica puede optimizar constantemente la rentabilidad. Cuando los precios de la electricidad al por mayor empiezan a subir, pueden cargar las baterías y vender esa energía a la red. Cuando los precios de la electricidad al por mayor bajan, pueden vender esa energía a los mineros de Bitcoin, y esperar a que los precios vuelvan a subir antes de vender la energía de las baterías.
Esto también ayuda al operador de la red a responder a la demanda. Con los mineros de Bitcoin + el almacenamiento en baterías: el operador de la red tiene muchas más probabilidades de obtener energía extra cuando la necesita y menos de obtenerla cuando no la necesita.
Para los más técnicos, ARKInvest ha realizado un excelente análisis basado en un modelo de las ventajas económicas de cómo la minería Battery+Bitcoin hace que la generación solar sea más rentable que la batería sola.
III. Escalabilidad
Las baterías no utilizan uno, sino varios metales raros en su construcción (litio, cobalto, níquel). Dado que la mayoría de estos minerales se extraen para las baterías de los vehículos eléctricos, muchos ingenieros energéticos dudan de que se pueda construir un volumen de baterías a escala de servicios públicos que satisfaga los enormes requisitos de equilibrio de carga y respuesta a la demanda que requerirá una red basada en la energía solar y eólica.
Por el contrario, las máquinas de minería de Bitcoin utilizan menos materiales raros, y su única limitación principal para la escalabilidad es el número, y la velocidad, de los chips que se pueden fabricar.
IV. Capacidad de respuesta cuando más importa
Una de las grandes ventajas de las baterías es que ayudan a asegurar que la red no tenga una demanda insuficiente (lo que significa que las plantas deben ser apagadas, y a menudo pagadas por la red para hacerlo bajo sus acuerdos de compra de energía), o una sobredemanda de energía.
El 99% del año, la red no tiene problemas para satisfacer la demanda. Pero el 1% restante la demanda se dispara y los operadores de la red se ven obligados a tratar de equilibrar urgentemente la oferta y la demanda de electricidad. En el pasado, lo hacían con "centrales de potencia", una planta de combustible fósil con una turbina de gas que se pone en marcha cuando se necesita capacidad adicional. El problema es que esta turbina de gas tiene que estar parada 24×7 (emitiendo CO2 y desperdiciando gas todo el tiempo) sólo para estos raros eventos, de modo que esté lo suficientemente caliente como para aumentar rápidamente la producción de energía.
Varios grupos ecologistas han pedido que se eliminen gradualmente las centrales de potencia. Sin embargo, esta intención requiere una estrategia cuidadosamente pensada para no exponer a los usuarios de la red a los apagones y a la falta de estabilidad de la red que las centrales eléctricas contribuyen a evitar.
Con las baterías, pueden verter su energía a la red para reducir la necesidad de la red de esta central eléctrica. Sin embargo, si los mineros de Bitcoin también funcionan, la red se beneficia el doble: Las baterías vierten energía y los mineros de Bitcoin se apagan y dejan de consumir energía al mismo tiempo. La ventaja adicional de la minería de Bitcoin es que, mientras que las baterías no pueden enviar toda su energía a la red inmediatamente, los mineros de Bitcoin pueden apagarse inmediatamente, lo que permite a los operadores de la red tener más flexibilidad para hacer frente a los picos de demanda.
Palabras finales:
Según un ingeniero energético con el que hablé, "cada vez es más difícil" introducir en la red más energía renovable variable. Esto se debe a que el desequilibrio en cuanto a dónde y cuándo se genera la energía es cada vez más difícil de gestionar.
Los índices de adopción de la energía solar y eólica han disminuido en los últimos años, lo que refuerza su opinión. La adopción de la energía solar, por ejemplo, crecía un 54% al año en 2012, y se redujo al 23% en 2021.
En los 10 años anteriores a Covid, las nuevas plantas de gas tenían el doble de probabilidades de ser aprobadas que los parques solares/eólicos. Las razones tenían que ver en gran medida con los problemas de "cuándo/dónde" de la energía solar y eólica que el almacenamiento en baterías y la minería de Bitcoin pueden resolver en gran medida, si no completamente.
Conclusión:
La energía solar y la eólica "no coinciden donde" y "no coinciden cuando" la mayoría de los clientes la quieren.
A la minería de Bitcoin "no le importa dónde" y "no le importa cuándo" se produce la energía.
Esto convierte a Bitcoin en el cliente catalizador que la solar y la eólica han estado esperando para hacer realidad el sueño de la red renovable.
Cuando las baterías y la minería de Bitcoin se utilizan junto con la generación solar/eólica - pueden resolver casi todos los problemas de "dónde" y "cuándo" que amenazan con limitar la cantidad de energía renovable que la red puede permitir.
Al superar en gran medida los problemas de "cuándo y dónde" de la energía solar y eólica, la minería de Bitcoin junto con las baterías debería, en teoría, ser capaz de
a. Devolver las tasas de adopción de la energía solar/eólica a las tasas de adopción de 2012
b. Al menos, igualar el ritmo de aprobación de las plantas de gas para su incorporación a la red.
Este resultado supondría casi duplicar la adopción de la energía eólica/solar. El efecto neto de esto sería la eliminación de los mayores obstáculos a la adopción de las energías renovables. Extrapolando la duplicación de la adopción de energía solar/eólica en la red hasta 2030, tendríamos la capacidad de construir redes que serían
- Un orden de magnitud mayor que la actual
- capaces de retirar de la red las viejas centrales de combustibles fósiles
- Más de un 90% de energías renovables.
Este cambio tiene la capacidad de elevar el uso global de energía renovable al 70% de toda nuestra energía. Este resultado depende, por supuesto, de que se electrifiquen una cantidad suficiente de la calefacción, los procesos industriales y los vehículos basados en los combustibles fósiles.
En definitiva, no es un resultado que la tecnología de las baterías pueda alcanzar por sí sola, sino que es posible con el apoyo conjunto de la batería y la minería de Bitcoin para impulsar la adopción generalizada de la energía solar y eólica.