Hidrógeno verde y baterías de litio como alternativa de almacenamiento energético en plantas fotovoltaicas: Evaluación mediante análisis de ciclo de vida

Abstract

El abastecimiento de energía eléctrica con fuentes renovables ha tomado un papel impor- tante en los últimos años, Chile tiene metas de largo plazo donde establece que al menos el 70 % de la energía eléctrica generada anualmente provenga de fuentes renovables no conven- cionales al año 2050. Para cumplir este propósito, es importante complementar la entrada de energías renovables no convencionales junto con sistemas de almacenamiento que permiten reducir la variabilidad climática y horaria. Sin embargo, estos sistemas de almacenamiento difieren en su impacto ambiental. En este contexto, el presente estudio tiene por objetivo evaluar y comparar ambiental- mente las principales tecnologías de almacenamiento en discusión en el contexto de sistemas solares de generación eléctrica en Chile. Se realiza un Análisis de Ciclo de Vida de dos sis- temas de almacenamiento energético para plantas fotovoltaicas: sistema de Hidrógeno Fuel Cell y sistema de baterías ion-Litio. Se evalúa mediante dos categorías de impacto ambien- tal: Potencial de Calentamiento Global y Agotamiento de Recursos Minerales. La unidad funcional para evaluar ambos sistemas, corresponde al suministro de 1[MW] de potencia ininterrumpida durante 24 [h] en un horizonte temporal de 25 años. En la categoría de Potencial de Calentamiento Global, se obtienen resultados con una diferencia de un 3,94 %, donde el sistema de Hidrógeno Fuel Cell presenta una emisión de gases GEI menor que el sistema Baterías ion-Litio, se considera que los resultados obtenidos no son concluyentes dado que la diferencia es poco significativa y los resultados están sujetos a un margen de error. En cuanto a la categoría de impacto Agotamiento de Recursos Minerales, se obtiene una diferencia significativa con un impacto de un 41,2 % mayor para el sistema de Hidrógeno Fuel Cell. La justificación se basa en la menor eficiencia del sistema Hidrógeno Fuel Cell que conlleva a un requerimiento mayor de paneles fotovoltaicos. Por otra parte, se realiza un análisis de sensibilidad con el objetivo de identificar el potencial de disminución de impacto en función de los punto de mejora del los dos sistemas de almacenamiento. En el caso del sistema de Hidrógeno Fuel Cell, este requiere duplicar su eficiencia para igualar el impacto del Agotamiento de Recursos Minerales del sistema de Baterías ion-Litio. En el caso del sistema de Baterías ion-Litio, el punto de mejora corresponde a aumentar la cantidad de ciclos de descarga de las baterías, para aumentar su vida útil. Se obtiene que al aumentar el número de ciclos el resultado de Agotamiento de Recursos Minerales disminuye entre 4 % y 8 %. Se concluye que el sistema de Baterías ion-Litio se encuentra en un mejor nivel de desempeño en base a los resultados de las categorías de impacto ambiental. La razón es que posee un mayor potencial de disminución de impacto en el tiempo, dado que actualmente se proyecta a corto plazo un aumento significativo de la cantidad de ciclos de descarga de las Baterías ion-Litio. No así el aumento de eficiencia del sistema de Hidrógeno Fuel Cell, ya que implica un desafío tecnológico que logre duplicar la eficiencia del sistema en el corto plazo.