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A 2015 estudio por los profesores Eric Hittinger del Instituto de Tecnología de Rochester e Inês Azevedo de la Universidad Carnegie Mellon descubrieron que las baterías a escala de red de EE. UU. eran, en conjunto, más probables aumentando en lugar de disminuir emisiones en el sector energético. Eso es porque baterías a escala de red cargar cuando la energía es barata y descargar cuando es cara, pero los precios altos y bajos de la energía no necesariamente se correlacionan con altas y bajas emisiones de carbono. El exceso de energía solar del mediodía puede ser barato, pero también lo puede ser la energía generada a partir de carbón en mitad de la noche, cuando la demanda es baja.

Ese es un problema para empresas como Google y Amazon que han asumido compromisos corporativos para reducir la intensidad de carbono de sus operaciones. También es un problema para los reguladores encargados de implementar políticas gubernamentales que exigen reducciones en las emisiones atribuibles a la generación de energía.

Los electrones son independientes de las emisiones. Un electrón de una estación generadora de carbón es idéntico e indistinguible de un electrón creado por un panel solar o una turbina eólica. Entonces, ¿cómo es posible saber si los electrones actualmente almacenados en cualquier batería a escala de red están libres de emisiones?

EnergyTag es una organización sin fines de lucro con sede en el Reino Unido que aborda la necesidad de certificación de la electricidad almacenada. acaba de estrenar Versión 2 de su estándar de esquema de certificación granular. Cabe señalar que la palabra “esquema” tiene un significado bastante diferente en el Reino Unido que en Estados Unidos. En el lado occidental del Atlántico, la palabra es peyorativa. Implica cierta astucia o intención de engañar. En el lado este del Atlántico, no tiene connotaciones tan siniestras. Su sinónimo más cercano es la simple palabra "plan".

En la introducción a la Versión 2, EnergyTag dice: “Un Certificado Granular que cumple con EnergyTag es un certificado relacionado con las características de la energía producida durante un período de una hora o menos, emitido de conformidad con los requisitos y reglas de operación del certificado granular EnergyTag. estándar del esquema. Este estándar establece los requisitos que se deben cumplir para crear un esquema de certificado granular compatible con EnergyTag”.

¿Qué tan verde es mi electrón?

Dado que un electrón es un electrón, y un electrón es indistinguible de otro electrón, ¿cómo es posible certificar que unos son verdes y otros no? El tiempo, al parecer, es la respuesta. Lo que hace EnergyTag, reducido a lo esencial, es registrar cuándo llegan los electrones a una batería a escala de red y comparar esa información con cuál es la fuente predominante de electricidad dentro de la red a la que sirve la batería a escala de red en ese momento. Si la energía que entra es verde, entonces ipso facto la energía que se apague después también será verde.

Esa explicación es sin duda deficiente en varios aspectos, pero es lo más cercana que puede dar alguien que sea escritor y no ingeniero. Medios canarios Profundizó más profundamente en este tema recientemente con James Allan, director senior de Quinbrook Infrastructure Partners. En sus página webQuinbrook dice que está “dirigido y administrado por un equipo senior de profesionales de la industria energética que han invertido colectivamente más de 8.2 millones de dólares en activos de infraestructura energética desde principios de la década de 1990, lo que representa más de 19.5 GW de capacidad de suministro de energía. Nuestro equipo aporta una perspectiva industrial a la inversión en infraestructuras renovables y con bajas emisiones de carbono”.

Quinbrook acaba de completar un programa de prueba utilizando el software EnergyTag Versión 2 en el proyecto de baterías Byrd Ranch en Sweeny, Texas, a unas 60 millas al sur de Houston. La batería de 50 MW, propiedad del desarrollador Glidepath, está cargando y descargando activamente energía a la red de Texas en respuesta a las señales del operador del mercado energético ERCOT. Estas pruebas son necesarias para "ofrecer de manera creíble información sobre dónde (los consumidores de energía) obtienen su energía. La base de todo esto es poder rastrear todas estas cosas en un estándar aceptado y creíble”.

La tecnología utilizada para implementar el estándar EnergyTag proviene de Quintrace, una plataforma interna que Quinbrook lanzó el año pasado para brindar a los clientes "visibilidad en tiempo real de su huella de carbono por hora". Quintrace es una de varias plataformas tecnológicas que ahora rastrean activamente las emisiones de carbono de la energía que fluye desde los generadores hasta los usuarios finales a través de las redes en los EE. UU. y Europa a medida que crece la demanda de seguimiento granular de las emisiones. "Demostramos que se puede rastrear la energía a través de una batería cada hora", dijo Allan, lo que "demostró que esto es posible ahora".

Software de seguimiento de emisiones para baterías a escala de red

Para ser claros, Byrd Ranch no siempre utilizó energía limpia en su prueba. En cambio, el software rastreó una cierta porción de su energía proveniente de la red como si fuera enviada directamente a la batería desde una granja solar hipotética con un patrón de generación típico de un proyecto solar a lo largo del día para "simular porciones de energía renovable dentro del batería”, dice Quinbrook.

Esa energía se mezcló con la energía diaria de la red que contiene métricas de intensidad de emisiones de carbono hora por hora proporcionadas por ERCOT. Quinbrook supuso que la batería utilizaba energía solar para cargarse siempre que estuviera disponible día tras día y hora tras hora, y utilizaba "porciones" de energía de la red para el resto de la carga.

Hacer un seguimiento de la energía limpia que entra y sale de una batería es complicado. El primer truco consiste en determinar una forma comúnmente aceptable de diferenciar entre "porciones" de poder limpio y sucio. El momento en que las baterías se cargan y descargan también complica las cosas.

Algunas baterías pueden cargarse días antes de que sea necesario descargarlas. Es posible que otras baterías se carguen y descarguen varias veces por hora. Este último modo de operaciones se aplica a la batería de Byrd Ranch, que principalmente brinda servicios de respuesta rápida a ERCOT que pueden solicitarse cada 4 segundos y medirse para el pago en incrementos de 15 minutos.

En estos casos, "las baterías saltan mucho en una hora", dijo Allan. Demostrar cuán limpio es cada uno de esos incrementos de descargas de energía, basándose en registros de carga que pueden haber llegado minutos antes, es "un problema no trivial". "No trivial" es probablemente un eufemismo.

Las baterías también enfrentan otro desafío: "pérdidas de "eficiencia de ida y vuelta". Incluso las baterías de iones de litio más eficientes pierden alrededor del 10% de la energía que reciben en comparación con la energía que pueden descargar. Estas pérdidas provienen principalmente de la energía que se dispersa en el proceso de convertir la corriente alterna de la red en corriente continua y viceversa cuando la batería se descarga para enviar energía de regreso a la red. Además, se utiliza algo de energía para operar los sistemas de control y conversión de energía de la propia batería. Las baterías también se descargan lentamente cuando están en reposo, una forma de pérdida llamada "autodescarga". Cualquier sistema que rastree la energía limpia versus la sucia que ingresa a una batería debe tener en cuenta estas pérdidas, como se ilustra en este gráfico.

Estimaciones y precisión

Pero las pérdidas en cualquier particular sistema de batería ​“son estimaciones en la mayoría de los casos. No son cifras concretas”, dijo Allan. Hoy en día, estas cifras se calculan midiendo la cantidad de energía que entra y sale de una batería y combinándola con una medición del "estado de carga". Pero estas mediciones del estado de carga son notoriamente imprecisas y pueden estar sujetas a "errores debido a fluctuaciones de temperatura, estancamientos de voltaje en todo el estado de carga, calibración del sensor y otros problemas de medición de datos", dice Quinbrook.

Encontrar formas de cuantificar y rastrear estos cambios inciertos en los datos medidos de una hora a otra es vital para cualquier sistema que pretenda medir con precisión la intensidad de las emisiones de una batería. Sin algún método para detectar mediciones erróneas, "dependiendo de cómo se lleve esto a través del proceso contable, se pueden tener errores compuestos y obtener un resultado cada vez más tonto", dijo Allan.

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EnergyTag verifica las emisiones de baterías a escala de red

El objetivo principal de los estándares de EnergyTag es brindarles a los productores, compradores y operadores de baterías de energía una comprensión clara de cómo tienen en cuenta las variables involucradas en el tratamiento de las baterías como "depósito" de "energía en diferido", Katrien Verwimp. , dijo el presidente del comité de auditoría de EnergyTag, al presentar los últimos estándares del grupo.

Cualquier sistema que solicite a los compradores de energía que certifiquen la intensidad de las emisiones de su electricidad debe "tener claridad al registrar todos estos atributos y también realizar un seguimiento o realizar un seguimiento de las pérdidas" en las baterías, dijo. El estándar Versión 2 recientemente lanzado de EnergyTag ofrece "muchos más detalles que los de la primera versión, pero se están realizando más pruebas en condiciones del mundo real". Esas pruebas es exactamente lo que está haciendo Quinbrook Infrastructure Partners.

California fue una de las primeras jurisdicciones en emitir regulaciones destinadas a garantizar que las baterías a escala de red financiadas por un programa de incentivos estatal multimillonario funcionaran de manera que condujeran a una reducción general de las emisiones de la red. Pero ese programa no incluía estándares para rastrear la carga y descarga con tanta precisión como lo hace el estándar EnergyTag.

Google y Microsoft se sumaron a la demanda de una forma de incluir baterías en sus objetivos de adquisición de energía libre de carbono para alimentar sus centros de datos con energía libre de carbono las 2030 horas del día para XNUMX. Eso, a su vez, llevó a Quinbrook a comenzar a trabajar en su tecnología Quintrace. "Como parte de nuestra estrategia de centro de datos ecológico", dijo Allan.

En los últimos años, a estas presiones corporativas se han sumado mandatos gubernamentales, en particular, los estrictos requisitos de elegibilidad para los subsidios al hidrógeno verde de Estados Unidos y la UE. Las baterías necesitarán estándares como EnergyTag para desempeñar un papel en el suministro de parte de la energía limpia que los electrolizadores necesitarán para cumplir con estrictas reglas de coincidencia horaria bajo el régimen de crédito fiscal para hidrógeno de 45 V propuesto por la administración Biden y reglas similares de energía limpia para los productores de hidrógeno en la Unión Europea. Unión.

Allan espera que cada vez más industrias y gobiernos adopten regímenes horarios de igualación de energía limpia como energía renovable respaldada por baterías a escala de red constituyen la mayor parte de la electricidad en las redes de EE. UU., Europa y otras naciones. Es entonces cuando será más necesario y valioso tener estándares y mediciones que permitan a los operadores de baterías a escala de red firmar contratos y cumplir mandatos para entregar energía libre de carbono a pedido.

"Estamos resolviendo problemas difíciles para los centros de datos ecológicos y esto es igualmente aplicable a los productos básicos ecológicos", afirmó Allan. "Si estás produciendo hidrógeno verde, o acero verde, o productos químicos verdes, debes poder respaldar tus credenciales verdes".

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• Fuente: https://cleantechnica.com/2024/03/19/energytag-quinbrook-track-carbon-intensity-of-electricity-stored-in-grid-scale-batteries/