La expansión de la energía solar ha permitido disponer de grandes cantidades de electricidad renovable a un coste cada vez más competitivo. Sin embargo, las plantas fotovoltaicas tienen una característica inevitable: producen cuando existe recurso solar, no necesariamente cuando resulta más interesante entregar esa energía a la red.Esta diferencia entre el momento de generación y el momento de mayor valor de la energía está impulsando una nueva etapa en el sector fotovoltaico: incorporar sistemas de almacenamiento BESS a plantas solares que ya se encuentran en funcionamiento.La hibridación permite almacenar parte de la energía disponible y decidir posteriormente cuándo utilizarla o entregarla a la red. De esta forma, una planta fotovoltaica gana flexibilidad y puede abrir nuevas posibilidades para optimizar su operación y mejorar el aprovechamiento económico del activo.
¿Qué es un sistema BESS?
BESS son las siglas de Battery Energy Storage System, es decir, sistema de almacenamiento de energía mediante baterías.
Aunque solemos hablar simplemente de "baterías", un BESS es en realidad un sistema completo formado por diferentes equipos que trabajan de manera coordinada: módulos de baterías, inversores o sistemas de conversión de potencia (PCS), sistemas de gestión de las baterías (BMS), sistemas de gestión energética (EMS), transformadores, protecciones, climatización y equipos de seguridad, entre otros.
Su funcionamiento básico es sencillo: el sistema recibe energía eléctrica, la almacena y permite recuperarla posteriormente cuando resulta necesario.
Hay dos magnitudes especialmente importantes para entender cualquier proyecto BESS:
Potencia (MW): determina cuánta potencia puede entregar o absorber el sistema en un determinado momento.
Capacidad (MWh): determina cuánta energía puede almacenar.
Por eso podemos encontrar, por ejemplo, sistemas diseñados para descargar su potencia durante una, dos o cuatro horas. La configuración adecuada dependerá de la estrategia de operación y de las características concretas de cada planta.
¿Qué significa hibridar una planta fotovoltaica con baterías?
Hibridar una planta fotovoltaica consiste en incorporar un sistema de almacenamiento que pueda operar de manera coordinada con la instalación de generación existente.
Y aquí aparece una cuestión especialmente interesante para propietarios y promotores: no es necesario que la planta fotovoltaica se diseñe desde el principio con baterías.
Una instalación que lleva años produciendo energía puede estudiarse para incorporar posteriormente un BESS. De hecho, en España ya se están desarrollando numerosos proyectos que añaden almacenamiento a parques fotovoltaicos actualmente en explotación.
La instalación existente mantiene su capacidad de generación solar, pero incorpora una nueva herramienta para gestionar la energía. En lugar de estar obligada a entregar toda la producción disponible en el mismo momento en que se genera, parte de ella puede almacenarse para gestionarla posteriormente.
Integración en AC o DC: dos formas de incorporar almacenamiento
Una de las decisiones técnicas del proyecto será determinar cómo se integra el BESS con la planta fotovoltaica existente.
De forma simplificada, existen configuraciones acopladas en corriente alterna (AC coupling) y en corriente continua (DC coupling). En una solución AC, la planta fotovoltaica y el almacenamiento disponen generalmente de sistemas de conversión diferenciados y se integran en un punto común de la instalación eléctrica. En una configuración DC, fotovoltaica y almacenamiento comparten parte de la arquitectura antes de la conversión a corriente alterna.
No existe una solución universalmente mejor. En plantas ya operativas, la arquitectura existente, los inversores instalados, el punto de conexión, las pérdidas de conversión, el espacio disponible y la estrategia de funcionamiento condicionan qué alternativa resulta más adecuada.
Por eso, la integración de un BESS debe diseñarse específicamente para cada activo y no plantearse como una solución estándar que pueda replicarse sin estudiar previamente la instalación.
¿Por qué añadir baterías a una planta que ya funciona?
Una planta fotovoltaica convencional está muy condicionada por el perfil diario del sol.
Durante las horas centrales del día se concentra gran parte de la producción fotovoltaica. Cuando existe mucha generación solar simultánea en el sistema eléctrico, pueden producirse periodos con precios reducidos e incluso situaciones en las que resulta conveniente limitar la producción.
Un sistema BESS introduce una variable que antes no existía: el tiempo.
La energía generada a una determinada hora ya no tiene necesariamente que ser entregada en ese mismo momento.
Esto puede permitir aprovechar mejor determinados excedentes o energía que, según las condiciones de la instalación, no resulta conveniente entregar inmediatamente; desplazar parte de la producción hacia otras horas; aumentar la flexibilidad de operación de la planta y desarrollar estrategias de participación en los mercados eléctricos compatibles con las características y permisos de cada proyecto.
El objetivo, por tanto, no es simplemente "guardar energía", sino gestionar mejor cuándo y cómo se utiliza.
Almacenar cuando la energía vale menos y vender cuando vale más
Una de las aplicaciones más conocidas de los sistemas BESS es el denominado arbitraje energético.
El concepto puede entenderse fácilmente con un ejemplo.
Imaginemos que una planta fotovoltaica alcanza una elevada producción al mediodía. Existe mucha generación renovable en el sistema y el precio de la electricidad durante esas horas es reducido.
En lugar de entregar toda la energía disponible en ese momento, una parte puede destinarse a cargar las baterías.
Horas después, cuando disminuye la producción solar y el precio de la electricidad es superior, el BESS puede descargar la energía almacenada y entregarla a la red.
El esquema sería:
Generación fotovoltaica → almacenamiento en horas de menor valor → BESS → descarga en horas de mayor valor.
La diferencia entre ambos precios genera una oportunidad económica.
Pensemos en un ejemplo puramente ilustrativo. Si un BESS pudiera almacenar energía cuyo valor en una determinada franja fuese de 30 €/MWh y posteriormente entregar esa energía cuando el mercado alcanzase 90 €/MWh, existiría un diferencial bruto de 60 €/MWh.
Pero ese diferencial no equivale al beneficio obtenido. Entre ambos momentos hay que considerar las pérdidas asociadas al ciclo de carga y descarga, la energía realmente recuperable, la degradación provocada por el ciclo, los costes de operación y la estrategia de mercado.
Esta eficiencia global de carga y descarga, conocida como round-trip efficiency (RTE), determina qué porcentaje de la energía utilizada para cargar el sistema puede recuperarse posteriormente. Por ello, incluso con un diferencial de precios atractivo, las pérdidas energéticas deben incorporarse siempre al cálculo económico.
El ejemplo permite entender por qué no basta con observar el precio máximo y mínimo del día. Para conocer la rentabilidad real es necesario simular el comportamiento del BESS durante periodos suficientemente representativos.
Por eso, la estrategia óptima no consiste necesariamente en cargar y descargar todos los días, sino en determinar cuándo resulta económicamente interesante hacerlo.
¿Cómo puede mejorar un BESS la rentabilidad de una planta fotovoltaica?
El arbitraje energético es probablemente el ejemplo más intuitivo, pero no es la única fuente potencial de valor.
Dependiendo de la configuración técnica de la planta, sus permisos y la regulación aplicable, el almacenamiento puede contribuir a:
- Desplazar la venta de energía. Parte de la producción puede trasladarse desde periodos de menor precio hacia otros de mayor valor.
- Aprovechar mejor la energía disponible. El BESS puede almacenar energía que, en determinadas situaciones, no resulte óptimo entregar inmediatamente a la red.
- Reducir determinadas limitaciones de producción. Cuando existen restricciones que impiden aprovechar toda la capacidad disponible, el almacenamiento puede ofrecer una alternativa para parte de esa energía, siempre que la configuración y permisos de la instalación lo permitan.
- Aumentar la flexibilidad operativa. La planta deja de depender exclusivamente del perfil instantáneo de generación solar.
- Acceder a nuevas fuentes potenciales de ingresos. En función de la regulación, requisitos técnicos y mercado aplicable, los sistemas de almacenamiento pueden participar en distintos mercados y servicios del sistema eléctrico.
La rentabilidad de un BESS debe analizarse, por tanto, considerando conjuntamente todas las posibilidades de generación de valor y no únicamente la diferencia de precios entre dos horas del día.
En muchos proyectos, el valor del almacenamiento no procede de una única aplicación, sino de la combinación de varias fuentes de ingresos o ahorros, una estrategia conocida como revenue stacking. La posibilidad real de combinarlas dependerá de la configuración técnica, los permisos de la instalación y las reglas de participación de cada mercado o servicio.
¿Cómo se dimensiona un BESS?
Uno de los errores que pueden cometerse al estudiar un proyecto de almacenamiento es empezar preguntando qué batería comprar.
La primera pregunta debería ser otra:
¿Qué queremos conseguir con el almacenamiento?
No necesitará el mismo sistema una planta cuyo objetivo principal sea desplazar producción durante una hora que otra que necesite almacenar energía durante cuatro horas.
El dimensionamiento debe analizar variables como la potencia de la planta fotovoltaica, su curva histórica de producción, las limitaciones de evacuación, los precios del mercado, la estrategia prevista de carga y descarga y las características del punto de conexión.
En una planta existente, el punto de conexión y la infraestructura de evacuación pueden convertirse en condicionantes determinantes. No basta con definir cuántos MW y MWh sería deseable instalar: es necesario comprobar qué potencia puede gestionarse realmente, cómo interactuará el BESS con la generación fotovoltaica y qué modificaciones técnicas o administrativas serían necesarias.
A partir de estos datos se determina la relación adecuada entre potencia (MW) y capacidad (MWh).
También hay que considerar aspectos propios de las baterías como la eficiencia del ciclo completo de carga y descarga, la profundidad de descarga, la degradación, el número esperado de ciclos y la vida útil.
La degradación también forma parte de la ecuación
Una batería no mantiene indefinidamente la misma capacidad disponible. Con el paso del tiempo y el uso se produce una degradación progresiva, condicionada por factores como la química de las celdas, la temperatura, el estado de carga, la profundidad de descarga y el número de ciclos realizados.
Esto tiene consecuencias directas sobre el modelo financiero del proyecto.
Un estudio BESS debe analizar no solamente cuántos MWh puede almacenar el sistema el primer año, sino cómo evolucionará su capacidad durante toda su vida útil. En determinados proyectos puede contemplarse incluso una estrategia de augmentation, incorporando capacidad adicional durante la vida del activo para compensar parte de esa degradación.
Las garantías ofrecidas por el fabricante y las condiciones bajo las que se aplican son, por tanto, elementos importantes al comparar diferentes soluciones.
Dimensionar más capacidad no significa necesariamente obtener mayor rentabilidad. El objetivo debe ser encontrar el tamaño y la estrategia de operación que proporcionen el mejor equilibrio técnico-económico para cada proyecto.
Entonces, ¿es rentable instalar baterías en una planta fotovoltaica existente?
No existe una respuesta universal.
Dos plantas fotovoltaicas con la misma potencia pueden necesitar sistemas BESS completamente diferentes y presentar resultados económicos distintos.
Para determinar la viabilidad de una hibridación es necesario desarrollar un estudio técnico – económico específico que permita simular diferentes escenarios.
Entre otras variables, deben analizarse:
- inversión necesaria para incorporar el sistema de almacenamiento;
- producción histórica y prevista de la planta;
- evolución y volatilidad de los precios eléctricos;
- posibles restricciones de evacuación;
- potencia y capacidad óptimas del BESS;
- eficiencia del sistema;
- degradación prevista de las baterías;
- estrategia y número de ciclos;
- costes de operación y mantenimiento;
- vida útil del proyecto;
- posibilidades de participación en mercados y servicios adicionales.
Las simulaciones permiten comparar diferentes configuraciones y estrategias antes de tomar una decisión de inversión.
Un análisis de este tipo permite construir el business case del proyecto y comparar escenarios de CAPEX, OPEX, ingresos, degradación y estrategia de operación. Mas que obtener una única cifra de rentabilidad, resulta especialmente útil identificar que variables tienen mayor impacto sobre el retorno o como cambia el resultado ante distintos escenarios de precios, utilización y envejecimiento del sistema.
En otras palabras, el objetivo no debería ser instalar el mayor BESS posible, sino instalar el BESS que tenga sentido para ese activo.
¿Qué baterías se utilizan en los sistemas BESS?
Existen diferentes tecnologías de almacenamiento electroquímico, aunque actualmente las baterías de ion-litio tienen una presencia muy importante en proyectos BESS.
Dentro de ellas, la química LFP (litio – ferrofosfato) se ha extendido especialmente en almacenamiento estacionario por características como su estabilidad térmica, vida útil y capacidad para soportar numerosos ciclos.
Pero la batería es solo una parte del proyecto.
En instalaciones de gran escala también son fundamentales el sistema de conversión de potencia, el BMS que supervisa el funcionamiento de las baterías, el EMS que determina cómo debe operar el almacenamiento y los sistemas de protección, refrigeración y seguridad.
En el mercado existen soluciones BESS desarrolladas por numerosos fabricantes internacionales. Entre ellos pueden encontrarse compañías como CATL, Sungrow, Tesla o Fluence, además de otros proveedores especializados en almacenamiento energético.
La elección no debería basarse únicamente en la capacidad nominal o el precio de las baterías. Garantías, degradación, eficiencia, disponibilidad, seguridad, integración con el resto de la planta y soporte técnico durante la vida del proyecto son factores igualmente relevantes.
¿Qué hay que estudiar antes de hibridar una planta fotovoltaica existente?
La incorporación de un BESS no consiste simplemente en instalar contenedores de baterías junto a una planta fotovoltaica.
El primer paso debe ser entender cómo funciona actualmente el activo.
Es necesario analizar su producción, configuración eléctrica, infraestructura de evacuación, punto de conexión y comportamiento histórico. A partir de esa información pueden simularse diferentes configuraciones de almacenamiento y estrategias de operación.
Posteriormente habrá que definir la integración eléctrica del sistema, los equipos de conversión y transformación, protecciones, comunicaciones y sistemas de control.
También deben estudiarse cuidadosamente los requisitos de seguridad asociados al almacenamiento electroquímico y toda la tramitación administrativa y regulatoria correspondiente.
La ingeniería previa es precisamente la que permite responder a las preguntas fundamentales:
¿Cuántos MW necesitamos? ¿Cuántos MWh? ¿Durante cuánto tiempo queremos almacenar? ¿Cuándo debe cargarse y descargarse el sistema? ¿Qué ingresos adicionales puede generar? ¿Cuál será su degradación? ¿Y qué retorno puede ofrecer la inversión?
Solo después de responderlas tiene sentido seleccionar una solución tecnológica concreta.
BESS y fotovoltaica: una nueva etapa para las plantas renovables
Durante años, uno de los principales condicionantes de la energía fotovoltaica ha sido la imposibilidad de decidir cuándo se produce.
El almacenamiento no cambia cuando sale el sol, pero sí puede cambiar cuándo se entrega parte de la energía generada.
Esta capacidad convierte a los sistemas BESS en una herramienta estratégica para aumentar la flexibilidad de las plantas fotovoltaicas y buscar nuevas formas de optimizar activos que ya se encuentran en funcionamiento.
Pero cada proyecto requiere un análisis propio. Producción, precios, punto de conexión, dimensionamiento, tecnología, degradación, regulación y estrategia de mercado deben estudiarse conjuntamente.
En BQL Engineering Solutions abordamos este tipo de proyectos desde una perspectiva integral de ingeniería, estudiando tanto su viabilidad técnica como económica para determinar qué solución de almacenamiento se adapta mejor a las características y objetivos de cada instalación.
El resultado de este análisis debe permitir al propietario tomar un decisión de inversión con una base cuantitativa: definir el dimensionamiento técnico-económica más adecuado, comparar alternativas de integración y tecnología, estimar CAPEX y OPEX, simular ingresos y degradación y evaluar las principales métricas de retorno del proyecto.
La pregunta ya no es únicamente cuánta energía puede producir una planta fotovoltaica, sino cómo podemos gestionar esa energía para obtener el máximo valor posible de ella.
