Notes

Almacenamiento de energía para una red eléctrica moderna
Actualmente se está llevando a cabo una transformación significativa de la red eléctrica, impulsada por el rápido crecimiento de nuevas tecnologías energéticas que brindan a los consumidores y las empresas de servicios públicos un número cada vez mayor de opciones para generar, usar y administrar la energía. La red está pasando de un sistema más estático con operaciones de gestión y generación de electricidad centralizadas a uno más dinámico y adaptable, donde los consumidores también juegan un papel en la gestión de la generación y el consumo para ayudar a equilibrar la red.

Una tecnología revolucionaria que forma parte de esta transformación es el almacenamiento de energía, que permite a las empresas de servicios públicos, a los clientes de las empresas de servicios públicos y a terceros almacenar o liberar electricidad a pedido. El almacenamiento de energía incluye una variedad de tecnologías, como baterías electroquímicas, almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo, aire comprimido y almacenamiento térmico.

Visión general
El almacenamiento de energía incluye una variedad de tecnologías, como baterías electroquímicas, almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo, aire comprimido y almacenamiento térmico. Las tecnologías de almacenamiento pueden ayudar a satisfacer la demanda máxima cuando los precios de la energía son altos, proporcionar energía de respaldo durante los cortes de energía o ayudar a la red a adaptarse a las fluctuaciones repentinas de generación de energía causadas por cambios en la producción de energía renovable o un corte de energía tradicional.

El almacenamiento de energía proporciona a las empresas de servicios públicos, operadores de redes y consumidores una variedad de nuevas opciones para administrar la energía, prometiendo aumentar la confiabilidad y estabilidad de la red, diferir las actualizaciones de capacidad y transmisión y ayudar con la integración de recursos renovables.

Un atributo que hace que el almacenamiento de energía sea único es su escalabilidad. Puede implementarse como un gran proyecto a escala de servicios públicos para ayudar a satisfacer la demanda máxima de energía y estabilizar la red, o como un pequeño sistema ubicado en una residencia o instalación comercial para administrar los costos de electricidad y proporcionar energía de respaldo. La Figura 1 muestra la cantidad anual proyectada de instalaciones en EE. UU. Para almacenamiento a escala de servicios públicos y "detrás del medidor", que se espera que supere los 7.000 megavatios (MW) para el 2025, la cantidad de energía generada por más de ocho centrales de gas natural de tamaño promedio. plantas.

Desde 2015, ningún recurso eléctrico aumentó su papel en la red eléctrica de EE. UU. Tan rápidamente como el almacenamiento de energía. A fines de 2020, había 10 veces más almacenamiento de energía en baterías que en 2014. Se espera que la caída de los costos, los cambios regulatorios y las políticas estatales impulsen una rápida expansión de las instalaciones a gran escala en los próximos cinco años, a aproximadamente 5,000 MW por año. Si bien estos números capturan solo los grandes sistemas de almacenamiento a escala de servicios públicos que están conectados directamente a la red eléctrica, las inversiones en almacenamiento de energía "detrás del medidor" ubicadas por el cliente, como un paquete de baterías residenciales para complementar la energía solar en la azotea, también están comenzando a acelerarse y se espera que representen casi el 30 por ciento de las inversiones anuales en almacenamiento de energía en los próximos años.

Las muchas formas en que el almacenamiento de energía puede beneficiar a la red y a los consumidores crean oportunidades y desafíos para los legisladores estatales. El almacenamiento de energía puede aumentar la resiliencia, proporcionar energía de respaldo durante cortes de energía, estabilizar la red, reducir el costo de satisfacer la demanda máxima de energía, aumentar el valor de las instalaciones eólicas y solares, reducir los costos de infraestructura de transmisión y brindar muchos otros beneficios. Dado que el almacenamiento de energía es una tecnología relativamente nueva y única que no se presta fácilmente a los regímenes regulatorios establecidos, muchos estados deberán realizar cambios en sus regulaciones para aprovechar los muchos servicios que el almacenamiento puede proporcionar.

Las legislaturas estatales tienen un papel importante que desempeñar en la creación de políticas estatales que eliminen las barreras a la adopción y fomenten la inversión en tecnologías de almacenamiento. Este manual está diseñado para ayudar a los legisladores estatales a comprender cómo funcionan las tecnologías de almacenamiento de energía, los beneficios que el almacenamiento puede brindar a la red eléctrica, las barreras legales y regulatorias actuales para la adopción y las opciones de políticas para abordar esos obstáculos.

Conceptos básicos de la red eléctrica
Tradicionalmente, la electricidad tenía que utilizarse a medida que se producía. No se pudo almacenar en cantidades significativas y la infraestructura y las operaciones de la red evolucionaron para garantizar que la generación de electricidad pudiera aumentarse o disminuirse en cualquier momento para adaptarse exactamente a los cambios en la demanda. Los operadores de la red, que se aseguran de que el suministro de electricidad coincida con la demanda, deben tener recursos listos para responder, ya que la necesidad de electricidad varía a lo largo del día y el año. Si la oferta es mayor o menor que la demanda durante demasiado tiempo, partes de la red pueden cerrarse, creando un apagón. Mantener este equilibrio es fundamental y la red se ha diseñado en torno a esta necesidad para adaptarse rápidamente a las fluctuaciones momentáneas, diarias y estacionales de la demanda.

La demanda de electricidad varía mucho a diario y estacionalmente, y se utiliza más electricidad en un día caluroso de verano que en una agradable tarde de primavera. Esta variación tiene un impacto significativo en los precios de la electricidad y en cómo se planifica y construye la red. La infraestructura de transmisión, distribución y generación se construye para satisfacer las necesidades pico del sistema, que pueden ocurrir solo durante unas pocas horas al año. Este puede no ser el enfoque más eficiente para satisfacer las necesidades, ya que los clientes están pagando por la infraestructura que permanece sin usar durante la mayor parte del año. Debido a que los generadores generalmente se implementan en orden de su costo operativo, los generadores más costosos se utilizan durante los períodos de mayor demanda, lo que significa que los precios de la electricidad son significativamente más altos durante los períodos de consumo máximo. Otras tecnologías y enfoques, como el almacenamiento y la respuesta a la demanda, en algunos casos, pueden satisfacer las necesidades de la red de manera más rentable que las actualizaciones de transmisión y generación, especialmente durante los períodos de carga máxima de alto costo.

Para garantizar la disponibilidad de energía, los operadores del sistema utilizan el clima y las tendencias históricas de consumo para pronosticar la demanda. Utilizan estos datos para determinar qué recursos energéticos deben mantenerse en reserva, listos para aumentar o disminuir la producción de electricidad en cualquier momento. Estas fuentes de energía "despachables" han tendido a ser gas natural o energía hidroeléctrica. Los recursos flexibles y distribuibles son recursos bajo demanda que pueden responder rápidamente cuando se les solicita para satisfacer las necesidades de la red. Las plantas de carbón y nucleares suelen ser recursos menos flexibles y están diseñadas para funcionar a pleno rendimiento. Como resultado, la red se ha basado históricamente en recursos más flexibles, como el gas natural o la energía hidroeléctrica, para satisfacer los cambios repentinos en la demanda. El almacenamiento de energía y la respuesta a la demanda agregan recursos flexibles adicionales al conjunto de herramientas del operador del sistema, brindándoles más opciones para equilibrar la red.

La respuesta a la demanda es la capacidad de reducir la demanda de electricidad en respuesta a señales económicas o solicitudes de operadores de red o servicios públicos. Los programas de respuesta a la demanda permiten que las empresas de servicios públicos ajusten los servicios de calefacción, refrigeración u otros servicios de energía de un pagador de facturas, o envíen señales que permitan al consumidor hacer estos ajustes, generalmente a cambio de créditos monetarios en sus facturas de electricidad mensuales. Los programas de respuesta a la demanda ya se utilizan en gran parte del país para satisfacer de manera rentable las necesidades de la red y ayudar a equilibrar la oferta y la demanda.

El rápido crecimiento de la energía eólica y solar también está influyendo en cómo se equilibra la red, ya que la producción de electricidad de estos recursos varía según el clima, la hora del día y la época del año, lo que requiere más flexibilidad de la red. La Figura 2 proporciona la información sobre la generación y el consumo de energía de un día reciente en California, e ilustra la forma de “curva de pato” que puede resultar cuando la energía solar constituye una porción más grande de la combinación de energía. La línea roja muestra cómo la demanda eléctrica, también llamada "carga", cambia durante el día. Restar la producción eólica y solar de la demanda eléctrica total produce la línea verde de "carga neta", que es lo que los operadores de la red miran cuando equilibran la red.

Fuente: Renewables Watch

Si bien se necesita una generación menos convencional para cumplir con la carga neta, cantidades más altas de energías renovables en la mezcla pueden crear cambios más grandes; tenga en cuenta que las rampas matutinas y vespertinas en la línea de carga neta verde son mucho más empinadas que las de la línea de carga roja. Anteriormente, ajustar rápidamente la producción de las centrales hidroeléctricas o de gas natural era la única forma de hacer frente a estos rápidos cambios. El almacenamiento de energía, junto con la respuesta a la demanda, ofrece a los operadores de la red una opción más flexible y potencialmente menos costosa para equilibrar la red.

El almacenamiento de energía y la respuesta a la demanda crean una red más flexible
La siguiente imagen muestra cómo el consumo de energía, con la ayuda del almacenamiento de energía y la respuesta a la demanda, se puede configurar para ayudar a igualar la producción de energía solar cambiante (mostrada como la línea amarilla) a lo largo del día. La imagen ilustra cómo la demanda de electricidad para secar la ropa, almacenar electricidad en una batería, calentar agua y enfriar un edificio se puede cambiar cuando la energía solar barata es más abundante en la red. El almacenamiento de energía jugará un papel cada vez más importante a medida que los estados alcancen niveles más altos de generación de energía renovable.

Tipos de tecnología de almacenamiento de energía
Dados los desarrollos e implementaciones comerciales recientes, el almacenamiento de energía se ha convertido en gran medida en sinónimo de baterías de iones de litio. Sin embargo, el almacenamiento de energía incluye muchas tecnologías diferentes, cada una con capacidades y limitaciones únicas. A diferencia de una central eléctrica, que puede seguir proporcionando electricidad mientras permanezca conectada a su fuente de combustible, el almacenamiento de energía puede proporcionar electricidad solo durante un tiempo limitado antes de que sea necesario recargarla. Los sistemas de almacenamiento de energía reciben una clasificación energética, expresada en kilovatios-hora (kWh) o megavatios-hora (MWh) para indicar cuánta energía puede contener el sistema. Los sistemas de almacenamiento de energía también tienen una clasificación de potencia que indica la cantidad máxima de electricidad que pueden proporcionar en un momento determinado, expresada en kilovatios (kW) o megavatios (MW). Por ejemplo, un sistema de 100 MW, 400 MWh podría suministrar 100 MW de energía a la red durante 4 horas o 50 MW de energía a la red durante 8 horas.

Hay cinco tipos principales de almacenamiento de energía:

* Potencial: La energía se almacena como energía potencial, como el agua detrás de un embalse o el aire comprimido en una caverna subterránea.
* Mecánica: la energía se almacena como energía cinética (física) potencial, como en un volante giratorio, que luego se utiliza para generar electricidad.
Electroquímico: La energía se almacena en reacciones químicas, que pueden revertirse para liberar la energía almacenada.
* Térmica: la energía se almacena en forma de calor o frío, que luego se utiliza para compensar las necesidades eléctricas futuras o para generar electricidad.
* Energía a gas: la energía se usa para crear un gas, generalmente hidrógeno, que luego se puede usar como combustible para generar electricidad.

Debido a su naturaleza única, las capacidades de las tecnologías de almacenamiento de energía se miden de diferentes maneras que los activos de generación. Las formas de almacenamiento de energía más utilizadas se resumen a continuación. Estos resúmenes describen cada tecnología en estos términos clave:

* Duración: cuánto tiempo puede proporcionar energía antes de necesitar una recarga.
* Ciclo de vida: cuántos ciclos de carga / descarga puede proporcionar.
* Eficiencia de ida y vuelta: cuánta energía utilizada para cargar el dispositivo se devolverá a la red cuando se descargue.
* Tiempo de respuesta: qué tan rápido puede producir electricidad.
* Los resúmenes también incluyen las aplicaciones de la red y la limitación clave de cada tecnología.

Descripción

Caracteristicas claves

Aplicaciones

Tiempo de respuesta

Limitaciones

Electroquímica

Baterías de iones de litio

Pequeñas celdas agregadas en proyectos de varios tamaños

Duración: 30 minutos-4 horas

Vida de ciclo: 3500

Eficiencia de ida y vuelta: 85%

Muy flexible

Capacidad

Servicios auxiliares

Cliente

Rápido

Inflamabilidad, reciclabilidad

Baterías de flujo

Los electrolitos cargados negativa y positivamente circulan alrededor de una membrana para generar una corriente eléctrica.

Duración: 4-8 horas

Vida de ciclo: 10,000

Eficiencia de ida y vuelta: 70%

Muy flexible

Capacidad

Servicios auxiliares

Cliente

Rápido

Experiencia limitada, desafíos mecánicos

Baterías de sodio

Utilice tecnología de sodio sólido o molton

Duración: 15 minutos

Vida de ciclo: 200,000

Eficiencia de ida y vuelta: 85%

Muy flexible

Capacidad

Servicios auxiliares

Rápido

Alta temperatura de funcionamiento

Energía a gas

Un electrolizador utiliza una corriente eléctrica para separar el hidrógeno del agua y capturarlo como combustible que puede usarse en una celda de combustible o quemarse para generar electricidad. Debido a que los electrolizadores se pueden encender o apagar a pedido, pueden ser activos de red flexibles.

Duración: N / A

Vida de ciclo: N / A

Eficiencia ida y vuelta: 35% (Laboratorio Nacional de Energías Renovables)

Altamente flexible (electrolizador)

Moderadamente flexible (combustible de hidrógeno)

Electrolizador:

Respuesta de la demanda

Regulación de frecuencia

Combustible de hidrógeno:

Capacidad

Reserva de giro / no giro

Moderado a rápido

Falta de infraestructura de suministro de hidrógeno, muy baja eficiencia de ida y vuelta.

Térmico

Almacenamiento térmico de hielo

Electricidad

Se usa para congelar agua, que luego se puede usar para compensar las necesidades de aire acondicionado.

Duración: 4-6 horas

Puede cambiar hasta el 95% de las cargas de HVAC a horas de menor actividad

Respuesta de la demanda

N / A

No devuelve la electricidad a la red

Concentración solar

Espejos

Dirige la luz del sol a un recorrido o tubería donde una sal fundida atrapa el calor y lo usa para alimentar una turbina

Duración: 6-12 horas

Eficiencia de ida y vuelta: 85%

Flexibilidad moderada

Capacidad

Reserva giratoria / no giratoria

Moderar

Restricciones geográficas

Mecánico

Hidro de almacenamiento por bombeo

El agua se bombea cuesta arriba y se almacena, luego se libera para que corra hacia abajo y alimente una turbina

Duración: 8 horas o más

Vida de ciclo: 15,000

Eficiencia de ida y vuelta: 80%

Flexibilidad limitada

Capacidad

Reserva giratoria / no giratoria

Las tecnologías de próxima generación de respuesta lenta pueden lograr una respuesta moderada

Restricciones geográficas

Aire comprimido

El aire se comprime en un espacio cerrado, luego el aire presurizado se libera según sea necesario para alimentar una turbina

Duración: 8 horas o más

Vida de ciclo: 10,000

Eficiencia de ida y vuelta: 50%

Flexibilidad limitada

Capacidad

Reserva giratoria / no giratoria

Lento a moderado

Restricciones geográficas

Volantes

La energía se almacena haciendo girar un gran volante / cilindro giratorio, un generador conectado al cilindro puede convertir la energía de rotación en electricidad según sea necesario

Duración: 15 minutos

Vida de ciclo: 200,000

Eficiencia de ida y vuelta: 85%

Muy flexible

Regulación de frecuencia

Respuesta frecuente

Rápido

Corta duración

Beneficios del almacenamiento de energía
La red eléctrica se puede dividir en cuatro segmentos: generación, transmisión, distribución y cliente (también conocido como “detrás del medidor”). Los clientes están conectados a grandes generadores eléctricos centrales mediante dos sistemas de suministro: un sistema de transmisión de alto voltaje que mueve grandes cantidades de electricidad a través de largas distancias y un sistema de distribución de bajo voltaje que entrega electricidad a los clientes. Las tecnologías de almacenamiento de energía brindan varios beneficios en los cuatro segmentos:

* A nivel de generación, el almacenamiento puede cambiar la energía producida durante períodos de baja demanda a períodos de alta demanda, lo que reduce los costos de generación y aumenta la confiabilidad del sistema.
* Cuando se implementa en los niveles de transmisión y distribución, el almacenamiento puede mejorar la confiabilidad al administrar los flujos de energía o puede ubicarse para reducir la congestión en las líneas eléctricas, aplazando o desplazando costosas actualizaciones del sistema.
* A nivel del cliente, el almacenamiento de energía se puede implementar en el sitio para administrar sus costos de energía y proporcionar energía de respaldo.

Dos beneficios principales del almacenamiento de energía son:

* Flexibilidad: muchas tecnologías de almacenamiento de energía pueden cambiar entre carga o descarga en un momento y pueden alterar instantáneamente la entrada o salida en función de las necesidades de la red, lo que les permite proporcionar una amplia gama de servicios.
* Escalabilidad: muchas tecnologías de almacenamiento de energía son de naturaleza modular, lo que significa que pueden ampliarse para satisfacer las necesidades de muchos clientes a la vez o reducirse para satisfacer las necesidades de un solo cliente.

¿Es limpio el almacenamiento de energía?

El almacenamiento de energía a menudo se promociona como un recurso de energía limpia. La reducción de emisiones lograda, sin embargo, depende de cómo se generó la electricidad almacenada. Si una instalación de almacenamiento se carga con electricidad a partir de recursos renovables, entonces su producción es igualmente limpia y libre de emisiones. Cuando se carga con electricidad generada a partir de plantas de energía de combustibles fósiles, su producción será en realidad más alta en emisiones que la electricidad que proviene directamente de la planta de combustibles fósiles. Esto se debe a la energía que se pierde cuando la electricidad se almacena y luego se descarga. La batería y el almacenamiento por bombeo, por ejemplo, devuelven alrededor del 80 por ciento de la energía que se almacena inicialmente en ellos. Esto significa que las emisiones pueden aumentar si gran parte de la energía almacenada es creada por combustibles fósiles. Dado que la combinación de recursos energéticos en la red varía según la hora del día, el momento del almacenamiento y la descarga de electricidad puede afectar los beneficios de energía limpia del almacenamiento. Esta es una preocupación para los estados que están tratando de aprovechar la energía limpia y el almacenamiento para cumplir con los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero.

La Comisión de Servicios Públicos de California (CPUC) descubrió, a través de una evaluación de impacto del almacenamiento publicada en 2018, que algunos proyectos de almacenamiento estaban aumentando las emisiones. Para abordar este problema, la CPUC cambió los incentivos de la política de almacenamiento para depender más de las reducciones de emisiones anuales. También desarrollaron una plataforma que proporciona datos de emisiones de la red en tiempo real para ayudar a los clientes a gestionar mejor el almacenamiento de energía y otros recursos distribuidos. Dado que los propietarios de baterías optimizan el uso para obtener beneficios económicos, no reducciones de emisiones, enviar señales de precios de mercado que aumenten los beneficios económicos de la carga cuando el perfil de emisiones de la red es más limpio puede ser eficaz para mantener bajas las emisiones de almacenamiento. El estándar de pico limpio de Massachusetts, destacado en la sección de políticas a continuación, es otro enfoque que se está considerando.


Barreras para la implementación del almacenamiento de energía
Históricamente, los procesos complejos mediante los cuales se planifica y opera la red eléctrica de los EE. UU. Están orientados hacia generadores grandes y centralizados que se pueden controlar, pero que generalmente no son muy flexibles. https://www.quartux.com/ , las formas en que se produce y utiliza la electricidad están cambiando, creando una mayor necesidad de recursos flexibles como el almacenamiento de energía. Pero las formas en que planificamos y operamos la red no reconocen el valor de esos recursos ni los compensan por los servicios que brindan.

Las tecnologías de almacenamiento de energía poseen una combinación única de flexibilidad y escalabilidad. Si bien esta combinación permite que el almacenamiento brinde una amplia gama de valiosos servicios de red, también significa que las tecnologías no se ajustan naturalmente a las estructuras regulatorias tradicionales, que se desarrollaron en una era marcada por generadores grandes, centralizados y despachables que atienden cargas predecibles de clientes a través de un sistema de entrega unidireccional.

Valorar los activos de almacenamiento de energía es un desafío. Los beneficios varían según la ubicación y dependen de factores como la estructura del mercado energético, la combinación de generación, las tarifas de los servicios públicos y la infraestructura de transmisión y distribución.

PLANIFICACIÓN DE RECURSOS DEL SISTEMA
Si bien algunas regiones de los EE. UU. Seleccionan recursos de generación a través de procesos de mercado competitivos, muchos estados confían en planes integrados de recursos (IRP), que las empresas de servicios públicos preparan para identificar la demanda futura de sus clientes y la cartera de inversiones en la red que es más rentable para satisfacer esa demanda. El objetivo del plan es identificar la demanda energética futura y luego construir una cartera de recursos que siempre satisfaga la demanda.

Para que la compleja tarea de pronosticar y satisfacer la demanda sea un proceso manejable, los IRP suelen hacer tres suposiciones que reducen su capacidad para identificar el valor de las tecnologías de almacenamiento de energía:

1. Los planificadores analizan el sistema por horas, tratando la demanda del cliente como fija para esa hora a pesar de que las necesidades del cliente y de la red son mucho más variables. El modelo de IRP por hora no valora los recursos flexibles de almacenamiento de energía, que pueden responder rápidamente a la variación que la generación renovable y los patrones cambiantes de uso de los clientes introducen en el sistema.
2. En lugar de considerar otros recursos que pueden respaldar y estabilizar la red, como el almacenamiento de energía, los PIR tienden a centrarse en mantener un margen de reserva de generación para satisfacer las necesidades de la red.
3. Finalmente, los PIR tienden a enfocarse solo en la generación, básicamente dejando de lado los sistemas de transmisión y distribución que juegan un papel importante en el equilibrio de la red. Dado que las legislaturas estatales crearon requisitos de planificación de recursos integrados de servicios públicos, a menudo han actualizado los requisitos para incorporar nuevas tecnologías y objetivos de políticas. Las acciones estatales para incluir el almacenamiento en el proceso de planificación se exploran en la sección de acciones legislativas.

Dado que las legislaturas estatales crearon requisitos de planificación de recursos integrados de servicios públicos, a menudo han actualizado los requisitos para incorporar nuevas tecnologías y objetivos de políticas. Las acciones estatales para incluir el almacenamiento en el proceso de planificación se exploran en la sección de acciones legislativas.

PLANIFICACIÓN DE TRANSMISIÓN
Las regulaciones federales requieren que cualquier empresa de servicios públicos que posea un sistema de transmisión interestatal lleve a cabo un proceso de planificación transparente para identificar las actualizaciones del sistema de transmisión y luego participe en un proceso de planificación de transmisión regional para identificar oportunidades para proyectos de importancia regional. Al establecer estos requisitos, los reguladores federales también ordenaron a los planificadores de transmisión que consideren alternativas de no transmisión, como la respuesta a la demanda y el almacenamiento de energía, al evaluar sus opciones para satisfacer una necesidad identificada del sistema. Sin embargo, la directiva de la FERC para que los planificadores de transmisión analicen las alternativas de almacenamiento de energía solo se aplica cuando un interesado solicita el análisis. La falta de directrices claras sobre cómo y cuándo deben proponerse y analizarse tales alternativas parece ser un factor limitante.

El almacenamiento de energía es una tecnología única que no encaja naturalmente en el proceso de planificación de la transmisión. El Congreso de los EE. UU. Identificó por primera vez el almacenamiento de energía como una posible solución de transmisión en la Ley de Política Energética de 2005 y las órdenes de la FERC sobre la planificación de la transmisión en 2007 y 2011 reforzaron este enfoque. No obstante, no fue hasta 2018 que un plan de sistema regional (del Operador de Sistema Independiente de California, o CAISO) llevó a cabo un estudio detallado del almacenamiento de energía con fines de transmisión y terminó seleccionando el almacenamiento de energía como alternativa.

PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
Con la rápida expansión de los recursos energéticos distribuidos (DER), más estados exigen que las empresas de servicios públicos se involucren en la planificación del sistema de distribución integrado, lo que las dirige a evaluar los desafíos físicos y operativos en el sistema de distribución y prepararlo para el crecimiento anticipado de los recursos energéticos distribuidos y otros tecnologías de red. Estos esfuerzos requieren que las empresas de servicios públicos analicen los desafíos que enfrentan secciones específicas de sus sistemas causados por el crecimiento de la carga, una mayor penetración de DER y una infraestructura obsoleta. La planificación del sistema de distribución integrado está destinada a ser transparente para los responsables de la formulación de políticas y el público.

Para promover este proceso, el DOE ha apoyado un esfuerzo conjunto entre la Asociación Nacional de Comisionados Reguladores de Servicios Públicos (NARUC) y la Asociación Nacional de Funcionarios Estatales de Energía (NASEO) para crear un foro para que los estados desarrollen nuevos enfoques para el sistema de servicios públicos y la planificación de recursos. El Grupo de Trabajo de Planificación Integral de la Electricidad de NARUC-NASEO publicó recientemente su Plan de Acción Estatal, que apoya a los estados que buscan alinear los procesos de planificación del sistema eléctrico de manera que cumplan con sus propias metas y objetivos. El Blueprint proporciona un enfoque paso a paso para los estados que se están preparando para una mayor integración de muchos tipos diferentes de energía distribuida o que están participando en nuevos esfuerzos de planificación de distribución.

OPERACIONES DE MERCADO
En varias regiones de los EE. UU., Los estados han permitido que las empresas de servicios eléctricos que atienden a sus residentes se unan a los mercados energéticos regionales, que son operados por un operador independiente conocido como operador de sistema independiente (ISO) u organización de transmisión regional (RTO).

Debido a que estas estructuras de mercado se diseñaron cuando la red se abastecía predominantemente de generadores grandes y ubicados en el centro, limitan la capacidad de participación de recursos más pequeños y flexibles, como el almacenamiento de energía. Algunos mercados definieron los recursos permitidos para proporcionar ciertos servicios en formas que excluían o limitaban el almacenamiento. Por ejemplo, el almacenamiento de energía, debido a su flexibilidad y capacidad para responder instantáneamente a las señales del operador de la red, puede proporcionar muchos servicios de la red de manera más eficiente que los generadores tradicionales, que requieren tiempo para alterar su producción. A pesar de esto, los mercados inicialmente proporcionaron una compensación igual para todos los recursos participantes, independientemente de su desempeño.

Debido a que los mercados regionales de energía abarcan todos los estados, la Comisión Reguladora de Energía Federal tiene autoridad sobre el diseño de su mercado. En 2018, la comisión emitió la Orden 841, una orden general que requería que los mercados regionales actualizaran todos sus productos de mercado para tener en cuenta las capacidades únicas de los dispositivos de almacenamiento de energía y compensarlos adecuadamente por los servicios que brindan. Se ha aprobado el plan de cada región para cumplir con la Orden 841, y las regiones están avanzando a varias velocidades para implementar los cambios necesarios en los próximos años.

Si bien la Orden 841 sentó las bases para el almacenamiento de energía a escala de servicios públicos, la Orden 2222 de la FERC, emitida en 2020, permite que los recursos energéticos distribuidos, incluido el almacenamiento de energía ubicado en la red de distribución o detrás del medidor de un cliente, compitan con los recursos energéticos tradicionales en los mercados eléctricos regionales. La regla permite que los agregadores combinen varias fuentes de DER para satisfacer los requisitos mínimos de tamaño y rendimiento necesarios para la participación en el mercado. Estos ajustes a las operaciones del mercado están aumentando el caso comercial para el almacenamiento de energía al permitir que los propietarios se beneficien de los múltiples servicios que sus activos de almacenamiento pueden brindar a la red, como respuesta a la demanda, estabilización de frecuencia o cumplimiento de la carga máxima. Los propietarios de almacenamiento pueden ajustar los servicios que brindan en función de lo que el mercado paga por estos servicios en diferentes momentos.

En muchos estados con mercados energéticos reestructurados, los activos de generación no pueden ser propiedad de la empresa de distribución. Si un estado clasifica el almacenamiento de energía como un activo de generación, una empresa de distribución no podrá instalar almacenamiento independientemente de su uso previsto. Las implicaciones de este escenario se destacaron en Texas en 2019 cuando la PUC rechazó la solicitud de AEP de instalar almacenamiento de energía en el sistema de distribución, ya que la ley de Texas clasifica el almacenamiento de energía como generación.

Acciones legislativas estatales que apoyan el almacenamiento de energía
En todo Estados Unidos, un número creciente de legisladores estatales se centra en políticas que apoyan el almacenamiento de energía. En 2019 y 2020 se introdujeron casi 400 medidas relacionadas con el almacenamiento de energía y, de ellas, 77 se promulgaron o adoptaron en 27 estados. Esto es más del triple del número de proyectos de ley presentados en 2017 y 2018. Cuatro estados han promulgado o adoptado más de una docena de medidas relacionadas con el almacenamiento de energía en lo que va de 2021.

Si bien las decisiones tomadas por los reguladores federales y los operadores del mercado regional tienen un impacto en la política estatal de almacenamiento de energía, los legisladores estatales, y los legisladores estatales en particular, son fundamentales en la promulgación de políticas que eliminan las barreras a la adopción y fomentan la inversión en tecnologías de almacenamiento. Las legislaturas han adoptado diversos enfoques para acelerar la adopción del almacenamiento de energía; algunos estados han promulgado objetivos de adquisición de almacenamiento de energía y otros se han centrado en la creación de programas que promuevan y financien el desarrollo de tecnología.

Los estados también se han centrado en eliminar las barreras reglamentarias para la adopción de almacenamiento de energía al exigir o autorizar a las empresas de servicios públicos a considerar el almacenamiento de energía en la planificación de recursos y al crear estándares para conectar los recursos de almacenamiento a la red. Además, algunos estados se centran en integrar el almacenamiento de energía en la política de energía renovable existente y buscan fomentar el emparejamiento de las energías renovables con el almacenamiento.

A medida que el sector energético en muchos estados avanza hacia una combinación energética más limpia y diversa, las legislaturas también están considerando políticas que promuevan el crecimiento económico en industrias energéticas avanzadas y brinden capacitación para equipar a la fuerza laboral con las habilidades necesarias para mantenerse al día con un sector energético en constante evolución. . A continuación se muestran ejemplos de legislación recientemente promulgada que aplica cada una de estas herramientas de política.

OBJETIVOS DE ADQUISICIONES
Una herramienta importante para aumentar el despliegue de tecnologías de almacenamiento de energía es establecer un objetivo de almacenamiento que requiera que el estado obtenga una cierta cantidad de almacenamiento de energía, medida en megavatios (MW) o megavatios-hora (MWh), para una fecha específica. Los estados han logrado esto a través de una combinación de acciones legislativas y reglamentarias, siendo California el primero en promulgar una legislación sobre objetivos de almacenamiento en 2010.

Desde entonces, otros seis estados, Massachusetts, Nueva Jersey, Nueva York, Nevada, Oregón y Virginia, han seguido su ejemplo, siendo Nueva York y Virginia dos de los últimos en promulgar con éxito una legislación que establece objetivos obligatorios para el almacenamiento de energía. Como parte de la Ley de Liderazgo Climático y Protección Comunitaria de Nueva York de 2019, la legislatura ordenó al estado que creara programas para lograr objetivos de implementación específicos para tecnologías de almacenamiento y energía renovable, incluidos 6,000 MW de energía solar para 2025, 3,000 MW de almacenamiento de energía para 2030 y 9,000 MW de energía eólica marina para 2035. En 2020, Virginia también promulgó una legislación integral de energía limpia que, en parte, requiere que las empresas de servicios públicos soliciten la aprobación de la Comisión de Comercio del Estado para adquirir o construir 3,100 MW combinados de nuevos recursos de almacenamiento de energía para fines de 2035.

ASEGURARSE DE QUE EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ESTÉ LIMPIO
Las tecnologías de almacenamiento pueden respaldar los objetivos de la política estatal de energía limpia cuando se combinan con la generación limpia y renovable. Esto requiere una legislación cuidadosamente elaborada para garantizar que las tecnologías de almacenamiento se implementen de manera que respalden los recursos de energía limpia y reduzcan las emisiones. Massachusetts promulgó una legislación de energía limpia en 2018 que creó el marco legal para el primer estándar de picos limpios del país. Las regulaciones de implementación del programa requieren que las empresas de servicios públicos suministren un cierto porcentaje de las ventas minoristas de electricidad con "recursos máximos limpios", incluida la energía renovable almacenada y las energías renovables más almacenamiento.

Los estados también han considerado recientemente una legislación más específica sobre el tema. Por ejemplo, Oregón promulgó la HB 2618 en 2019, que ordenó al Departamento de Energía del Estado que adoptara reglas para un programa de reembolsos para la compra, construcción o instalación de sistemas de energía solar y energía solar combinada con almacenamiento. El programa ofrece un reembolso de $ 7,500 para los propietarios de viviendas que instalen energía solar combinada con almacenamiento. También asigna el 25% de los fondos de reembolso anual para atender a hogares de ingresos bajos y moderados. La SB 565 de Maine, promulgada en 2019, autoriza a la Comisión de Servicios Públicos a establecer reglas para fomentar la adquisición de recursos de generación distribuida utilizando "combustible o tecnología renovable" junto con el almacenamiento de energía.

INCLUYENDO EL ALMACENAMIENTO EN EL PROCESO DE PLANIFICACIÓN
States are also supporting energy storage by implementing policies that encourage or require utilities to integrate energy storage into their resource planning. Virginia enacted SB 632 (2020), which amends the state's utility integrated resource planning requirements to require that utilities consider “developing a long-term plan to integrate new energy storage facilities into existing generation and distribution assets to assist with grid transformation.” Colorado's SB 236, enacted in 2019, directs the state Public Utility Commission to establish rules requiring that utilities submit distribution system plans that incorporate “adoption of distributed energy resources” including “energy storage systems connected to the distribution grid” among other technologies. South Carolina's Energy Freedom Act (HB 3659), enacted in 2019, in part requires that utility integrated resource plans include resource portfolios to fairly evaluate “the range of demand-side, supply-side, storage, and other technologies and services available to meet the utility's service obligations.”

Some states are also focused on encouraging utilities to invest in broader grid modernization improvements that include a role for energy storage. New Mexico'sHB 233, for example, enacted in 2020, authorizes utilities to submit applications to the Public Regulation Commission for approval of grid modernization projects, including energy storage projects that support “grid stability, power quality, reliability or resiliency or provide temporary backup energy supply.”

Energy Storage and the 2021 Winter Storm In Texas

In February 2021, winter weather in Texas caused power outages that left more than 4 million homes and businesses without power for nearly a week, resulting in more than 50 deaths and widespread hardship. Could energy storage have played a role in preventing this disaster?

With widespread grid failures on this scale, energy storage would have to make up a much larger share of system capacity than it currently does to change the dynamics, although it can respond to sudden system fluctuations by providing ancillary services, like frequency and voltage regulation.

Distributed energy storage systems equipped for emergency scenarios, however, do have the potential to soften these types of hardships. These systems could help residents power critical loads, such as heaters during extreme cold or plug-in medical devices, while the power is out. Given that solar PV (photovoltaic) performed well during the winter storm, homes with rooftop solar and battery storage may have been able to recharge battery systems throughout the grid outage.

This situation highlights the limitations battery storage technologies have to address disasters. The current discharge limitations would have restricted the effectiveness of most of the newer energy storage systems during an event that lasted many days. These types of events highlight the need for storage systems with the capacity to supply power over a longer period of time. On a larger system level, if energy storage were to be positioned to support the widespread generation failures seen in Texas, it would have required not only a massive increase in storage capacity, but also storage projects with weeks-long or seasonal capacity reserves.

RESILIENCY AND LONG-DURATION STORAGE
Several states have turned to energy storage not only to complement clean energy policies, but also to protect residents and critical services during disasters. Some of the most destructive natural disasters in our nation's history have occurred in recent years—from hurricanes in the Gulf and flooding in the Midwest to wildfires in the West. Many of the states affected by such events have looked for ways to mitigate the destruction of future disasters by making electric service more resilient, and energy storage has increasingly played a role in policymakers' considerations. In some cases, resiliency measures focus on energy storage specifically or on backup power and microgrids more broadly—with energy storage as one of several potential tools.

In California, lawmakers enacted AB 1144 in 2019, which requires state regulators to allocate a certain percentage of the state's Self-Generation Incentive Program to community storage pilot projects focused on districts at high risk of wildfires. That same year, California enacted SB 167, which requires electric companies to identify ways to mitigate the impacts of de-energization events—when utilities shut off power to portions of the grid to avoid sparking a fire during periods of elevated fire risk. The bill authorizes financial assistance for customers who use medical equipment that requires electricity, to assist in acquiring adequate backup power resources. Similarly, Virginia and Puerto Rico enacted legislation requiring certain places—such as assisted living facilities and daycare centers—to have sufficient backup power on-site for use during power outages. Virginia also enacted SB 350, which established the Emergency Shelters Upgrade Assistance Grant Fund to provide matching grants to localities to upgrade backup energy systems at emergency shelters. Hawaii considered HB 1583 (2019) that would have authorized the state Department of Education to evaluate renewable-powered backup energy systems at its schools, which serve as emergency shelters.

Most lithium-based technologies are limited to around four-hour discharges. Entities often opt to deploy backup diesel or natural gas generators because backup generation resources typically must be serviceable for up to three days. To address the current shortcomings of storage technologies, some states have sought to incentivize competing technologies with different technical characteristics, such as long-duration pumped hydro facilities. Oregon adopted SCR 1 in 2019, declaring the legislature's support for pumped storage projects that offer longer-duration discharge, and California has considered at least four bills—AssemblyBill 1720 (2019), Assembly Bill 2255 (2020), SB 597 (2019) and SB 772 (2019)—seeking to establish incentives for long-duration storage. Most recently, California Assembly Bill 64 (pending 2021) “would require the development of 5 gigawatts (GW) of “clean, long-term backup electricity” by 2031, and an additional 5 GW of long-term backup power each of the following years through 2045. In order to leave the target open to new storage and technological developments, the legislation only defines this type of resource as being able to “deliver electricity for weeks at a time.

Some states are continuing to evaluate pumped storage hydropower as an effective source of long-duration storage. For example, Washington enacted HB 2819 (2020), which designates pumped storage projects be located in a county near the Columbia River for expedited permit processing. Garnering support for pumped-storage hydropower, however, can be challenging given the potential negative environmental impacts associated with such projects.

INTERCONNECTION
To create a regulatory environment that supports energy storage as a distributed energy resource, legislatures have also focused on interconnection requirements and ensuring that distributed resources can connect to the grid in a timely and efficient manner. South Carolina's Energy Freedom Act (HB 3659) enacted in 2019, in part directs the Public Service Commission to establish interconnection standards for renewable energy facilities that provide for timely and efficient processing of requests and provide a process for “amending existing requests to include energy storage.” In 2018, Colorado lawmakers enacted SB 9, which establishes the right of customers to interconnect energy storage systems to the grid and directs the Public Utilities Commission to establish rules for customers seeking to install and interconnect energy storage. And, legislators in California enacted AB 546 in 2017, which requires certain cities and counties to make all permitting documentation and requirements for advanced energy storage systems available on public websites, including providing applications, guidance, best practices and other factors under consideration by local governments.

FINANCING AND TAX INCENTIVES
States also often consider creating tax credits or other tax incentives to encourage individuals and businesses to purchase and install energy systems, including systems for renewable energy and energy storage. For example, in 2020 Maryland enacted HB 980, which defined taxpayers eligible for the state's energy storage tax credit to include individuals and businesses and increased the maximum allowable credit amount for systems installed on commercial properties from $75,000 to $150,000 or 30% of the total installed cost, whichever is less. New Hampshire also recently enacted an energy storage tax incentive through HB 464 (2019), which authorizes localities to adopt a property tax exemption for energy storage systems.

Additionally, states are looking to provide financing for energy storage projects and upgrades. Some states have accomplished this by updating existing or creating new residential or commercial Property Assessed Clean Energy (PACE) programs (which offer residential or commercial building owners low-cost financing for renewable energy and energy efficiency improvements) to also include financing for energy storage. Illinois lawmakers enacted HB 3501 (2019) amending PACE laws to provide for financing of resiliency improvements, including energy storage. And the Washington Legislature enacted HB 2405 (2020) authorizing localities to implement a commercial PACE program that provides financing for improvements related to increasing resilience, including energy storage.

TECHNOLOGY DEMONSTRATION PROGRAMS AND STUDIES
State legislatures are also supporting emerging energy storage technologies and capabilities by facilitating pilot and demonstration programs. In many cases, state legislatures appropriate funding and issue directives to state PUCs to implement these programs, which provides both regulators and utilities with clear guidance over how to proceed with this emerging suite of technologies. California's Assembly Bill 1144, mentioned previously, is focused on amending an existing technology demonstration program to allocate funding for certain distributed generation and storage projects that bolster resiliency. California's SB 676, enacted in 2019, is focused on exploring and developing strategies to maximize vehicle-to-grid integration technologies. In developing such strategies, the state PUC is directed to consider incorporating national standards for reliability and cybersecurity protocols.

States are also developing expert task forces and committees to evaluate storage technologies and opportunities for growth. Maine, for example, enacted HB 1166 (2019) creating a commission to study the benefits of energy storage in the state's electric industry. The legislation charges the commission with evaluating how energy storage could resolve some of the state's transmission-related challenges and improve resiliency. It also requires the commission to consider the economic benefits of establishing energy storage procurement targets. Also, Virginia HB 1183 (2020) directs the State Corporation Commission to establish a task force “to evaluate and analyze the regulatory, market and local barriers to the deployment of distribution and transmission-connected bulk energy storage resources to help integrate renewable energy into the electrical grid, reduce costs for the electricity system, allow customers to deploy storage technologies to reduce their energy costs, and allow customers to participate in electricity markets for energy, capacity and ancillary services.”

WORKFORCE AND ECONOMIC DEVELOPMENT
States are growing increasingly concerned about the availability of a qualified workforce to replace the impending large-scale retirement of energy sector workers necessary to power a modern electric grid. Additionally, as new technologies and resources come online, policymakers are developing programs focused on ensuring the energy workforce is adequately trained. Hawaii's HB 560 (2019) creates a technology training course for county employees focused on energy systems, including training on energy storage. State legislators are also focused on identifying opportunities for economic development and job creation in highly technical fields, including advanced energy technologies like energy storage. New Mexico's HB 233 (2020), mentioned earlier, in part charges the Energy, Minerals and Natural Resources Department with implementing a Grid Modernization Grant Program. In approving projects for funding under the grant program, the department is required to consider whether a project “stimulates in-state economic development, including the creation of jobs and apprenticeships,” among other factors. Maryland's HB 436 (2020) creates a Task Force On the Economic Future of Western Maryland responsible for studying and making recommendations regarding economic development in the state's western counties, including evaluating opportunities to expand technology-driven industries, such as energy storage and cybersecurity.

Conclusión
As the energy system undergoes a massive technological transformation, energy storage in its many forms provides energy planners, utilities and policymakers with a multitude of additional options as they work to create a more flexible, reliable and efficient energy system. As this document has discussed, state regulatory policies may need to be adjusted to address the unique characteristics of this relatively new technology. State legislators in several states are already demonstrating that they have a significant role to play in ensuring that storage can fairly compete and be adequately valued for the many services it can provide. These lawmakers have acted on a number of fronts, from setting storage targets and requiring the integration of storage into energy planning to funding research and development and pilot projects. As storage technology options expand and costs decrease, storage is likely to play an increasingly important role in the transition to the clean, responsive and resilient electric grid of the future. State policymakers have the opportunity to play a pivotal role in this transition.

Case Studies of Energy Storage Solutions
GENERATION (ANCILLARY SERVICES): INDIANAPOLIS POWER & LIGHT—HARDING ST. STATION (INDIANA)
Indianapolis Power & Light (IPL) deployed a 20 MW battery project in 2016 to help the utility balance and integrate its growing fleet of renewable generation. It was the first large-scale battery storage project built within the Midcontinent Independent System Operator (MISO), which operates the electric grid for all or part of 14 states in the central U.S. The utility also planned to use the battery to participate in MISO's ancillary services markets but found that those markets were not designed to account for the technical capabilities of the battery, resulting in limited opportunities for market participation.

Indianapolis Power & Light filed a complaint with the Federal Energy Regulatory Commission (FERC), which regulates the operations of regional energy markets like MISO, arguing that MISO's ancillary service markets unfairly discriminated against energy storage. FERC agreed with the utility and directed MISO to change its rules to recognize storage's capabilities more accurately. More importantly, the case is credited with being one of the factors that drove FERC to take more sweeping action on the role of energy storage in regional energy markets.

GENERATION (PEAK REDUCTION): SOUTHERN CALIFORNIA EDISON—MIRA LOMA BATTERY STORAGE FACILITY (CALIFORNIA)
When the Aliso Canyon Natural Gas Storage Facility outside of Los Angeles began leaking in late 2015, it severely reduced the amount of natural gas available to Southern California Edison (SCE) to fuel its natural gas-fired generators to serve its customers. For an expedited replacement of some of that lost generation capacity, SCE procured a 20 MW/80 MWh battery storage system. The system stores energy from solar generation during the day to meet local needs during high-demand periods in the evening after the sun goes down.

The Mira Loma Battery Storage Facility took just 88 days to build and activate, which was incredibly fast in an industry where it takes years to site and build new generation facilities. The Mira Loma project entered service less than a year after the Aliso Canyon leak was contained (Southern California Edison 2017).

TRANSMISSION/DISTRIBUTION (THERMAL MANAGEMENT): MIDCONTINENT INDEPENDENT SYSTEM OPERATOR—WAUPACA ENERGY STORAGE SYSTEM (WISCONSIN)
MISO prepared a regional transmission plan in 2019 which identified a scenario in which an outage on a given transmission line would cut service to the town of Waupaca, WI. To ensure reliable service to the area, grid planners looked at two options: building new transmission lines or adding an energy storage device to serve one part of town and doing a minor reconfiguration of the existing line to ensure continued service to the other part of town. The energy storage option resulted in lower costs and is expected to be in service in late 2021 (MISO 2019).

TRANSMISSION/DISTRIBUTION (INFRASTRUCTURE DEFERRAL): NATIONAL GRID—NANTUCKET ISLAND (MASSACHUSETTS)
Faced with growing demand during the summer tourist season, the utility identified a need for a third undersea transmission cable to maintain reliable service. However, analysis showed that by adding a small combustion turbine and a battery system to Nantucket Island, the National Grid could defer the third line for about 20 years and improve electric reliability on the island while saving millions of dollars (Balducci et al. 2019).

CUSTOMER (RATE MANAGEMENT/BACKUP POWER): GREEN MOUNTAIN POWER—RESIDENTIAL ENERGY STORAGE PROGRAM (VERMONT)
In 2015, Green Mountain Power in Vermont launched a first-of-its-kind program in the U.S. in which the utility offered incentives and low-cost leases to enable its residential customers to purchase or lease an energy storage device for their home. Through this partnership, the utility retains operational control of the device, with the promise that it will use the battery to reduce the customer's time-of-use rates and provide backup power in the event of an outage.

By leveraging all the individual storage devices from participating customers, Green Mountain Power can meet peak electricity demand while lowering the cost it pays to its regional grid operator for generation and transmission services, resulting in lower energy costs for all customers. The growing network of connected storage devices enabled Green Mountain Power to reduce system costs for all customers by about $3 million in 2020 (Green Mountain Power 2020).

Additional Resources


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