Almacenamiento en instalaciones de autoconsumo fotovoltaico: análisis técnico-económico

Por José Carlos Comba, COO de Ampere Energy.

El análisis técnico-económico de los beneficios de la dotación de un sistema de almacenamiento en una instalación de autoconsumo (doméstica o no) es frecuentemente objeto de discusión, cuando no de polémica. Por ello, es importante aclarar los conceptos generales y agregados que intervienen en el cálculo de los costes comparativos entre la compra de energía a la red, frente al uso de energía almacenada proveniente de una fuente renovable y no utilizable de forma coincidente con la generación.

Argumentos económicos

• Desde el punto de vista del coste del KWh trasegado por la batería

Para calcular o medir el importe que aporta el almacenamiento de energía renovable excedentaria (la que no puede consumirse en el mismo momento de la generación) por el hecho de haber sido almacenada, frente al precio que tiene la energía que puede comprarse a la red en ese mismo momento, es preciso realizar el siguiente cálculo:

Coste por Kw = Precio de la batería / (Números de ciclos asegurados * Capacidad en Kw * porcentaje de ajuste por perdidas por envejecimiento). De esta forma se obtiene una estimación del valor diferencial que se le añade a cada Kw que “pasa” por la batería y este mismo valor es el que se compara con el coste de “adquisición” desde la red. 

Sin embargo, este cálculo suele, efectivamente, ser una simplificación cuyo resultado obvia muchas consideraciones e incluye inexactitudes que no tienen en cuenta el verdadero potencial de ahorro y vida útil del almacenamiento.

Algunas de estas consideraciones son las siguientes:

1. El cálculo descrito suele tener en cuenta la capacidad nominal de los equipos de almacenamiento y no la real. Los equipos de Ampere tienen una capacidad nominal casi un 10% inferior a la real. Por lo tanto, la energía total que son capaces de trasegar es mayor a la nominal y el cálculo de coste por KWh resulta menor.
2. Adicionalmente las baterías tienen una vida útil que va más allá de los ciclos asegurados. Si bien es cierto que el envejecimiento de la batería seguirá reduciendo su capacidad real, no lo es menos que la vida útil ya se estima (para las generaciones de baterías de Li-ion que estamos utilizando en la actualidad) en más de 25 años, llegando a pérdidas de capacidad progresivas de no más de 40% (60% de capacidad remanente) al final de ese periodo. Esto alarga considerablemente el número de ciclos y de energía que es capaz de almacenar y proporcionar la batería y, de nuevo, reduce el cálculo del coste por KWh.
3. También hay otros factores que reducen el precio de la energía que “pasa” por una batería. El principal es el denominado “peak Saving” o reducción de potencia pico de consumo. En España la factura eléctrica se compone de un coste variable por KWh consumido (con el que se compara el valor anteriormente calculado de energía almacenada) y de uno fijo por potencia contratada. Este término fijo también puede ser reducido gracias al almacenamiento, proporcionando potencia extra que permite reducir los picos y la potencia contratada (y por lo tanto su coste). Lamentablemente ese ahorro es de difícil simplificación y requiere un cálculo y análisis específico para cada caso.
4. Por supuesto hay que considerar que, si tomamos en cuenta el precio de nuestros equipos “Todo en Uno”, en dicho precio se incluye un inversor híbrido que sirve no solo para cargar y descargar la batería sino también como inversor fotovoltaico para “extraer” la energía generada por los paneles fotovoltaicos. Incluir dicho coste en el cálculo de los euros por KWh almacenados no es justo con el almacenamiento, ya que está incluyendo elementos de coste que el autoconsumo sin almacenamiento necesita (el inversor fotovoltaico). Lo mismo podría decirse del EMS (o al menos de algunos de sus componentes) y del Meter que incluimos; elementos que son necesarios en una instalación puramente fotovoltaica.

Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, y tomando como ejemplo el (PVP) de nuestro equipo SEMS Tower pro 12/5 PV los diferentes cálculos del coste resultarían de 0,155 €/KWh para la fórmula original simplificada, frente a 0,076 €/KWh si tenemos en cuenta todos los factores descritos y reducimos del precio de nuestro equipo los elementos que son comunes e imprescindibles para una instalación puramente fotovoltaica.

Si tomamos como referencia un sistema SEMS POWER (Fronius+BYD+SEMS one) el coste final que obtendríamos tras las consideraciones anteriores sería: 0,069 €/KWh

Por otra parte, el encarecimiento de la energía ha sido evidente y sostenido durante los últimos ocho años y todos los expertos establecen que para poder prever los cálculos a diez o más años vista deben considerarse índices medios anuales en el entorno del 3% al 4%. Este encarecimiento no está, por supuesto, tampoco recogido en la fórmula simplificada inicial.

Por último, también desde un punto de vista económico, y también con una dificultad evidente para su cuantificación actual, cabe añadir que en un futuro muy cercano existirán razones económicas de peso que, no solo mejorarán el cálculo de coste al que nos hemos referido anteriormente, sino que convertirán la inversión en almacenamiento anexo a cualquier sistema de producción renovable en prácticamente obligatorio desde un punto de vista de eficiencia económica. Estas razones se encuentran en las capacidades de comunicación, control y actuación que poseen los sistemas de almacenamiento de Ampere; las cuales posibilitan la participación de estos sistemas en las futuras VPPs, comunidades solares o energéticas, sistemas peer to peer, nodo blockchain, y, en general, en prácticamente cualquier posibilidad futura que requiera capacidad de procesamiento de datos, telecomunicaciones avanzadas y gestión y control inteligente de los flujos energéticos.

• Desde el punto de vista del ahorro máximo que puede proporcionar una batería.

Si consideramos la cantidad de energía que es capaz de aportar una batería en un ciclo diario esta coincide con su capacidad. Sin embargo, la capacidad real siempre es algo mayor que la nominal. En el caso de los equipos de Ampere, cada 3KWh nominales equivalen a 3,5Kwh reales.

Por otra parte, el ahorro de nuestros equipos no solo procede de la energía suministrada, sino también de la potencia aportada y, mediante la inteligencia del equipo, sobre todo de aquella que es capaz de reducir los picos de potencia demandada por la vivienda (Peak shaving) y que permite reducir la potencia máxima contratada (en 3KWp en total).

De nuevo, como en el caso anterior, este cálculo no tiene en cuenta el encarecimiento con el tiempo de la energía (ya que estaríamos valorando la capacidad de un ciclo diario de la batería al precio actual de la energía sin IPC).

Tampoco tiene en cuenta las capacidades de arbitraje o compra inteligente de energía cuando la producción fotovoltaica va a ser muy baja (en esos días no tendríamos energía renovable para cumplir el ciclo de carga descarga diario, pero la compra inteligente de energía permite seguir ahorrando y amortizando inversión, no solo de la batería sino también de la instalación fotovoltaica).

En cualquier caso, si calculamos la energía máxima capaz de ofrecer la batería en un ciclo diario a 0,16€/Kwh al coste de adquirirla a la red tendríamos que:

Capacidad real (13KWh) x 0,16 €/KWh x 365 Días/año = 759,2 €/año de ahorro total.

Y si calculamos el ahorro por reducción del termino fijo de potencia máximo:

3KWp x 0,137 €/KWp día x 365 Días/año = 150 €/año de ahorro total.

Para calcular el retorno de nuestro equipo TW125pro solo por ahorros de la batería deberíamos (como en el caso A) detraer la parte de la inversión o precio que se destina exclusivamente a fotovoltaica o que es común con cualquier instalación fotovoltaica. De esa forma:

(10.900-1.240) € de inversión / (759,2+150) € de ahorro anual = 10,6 años de retorno

O, lo que es lo mismo, una rentabilidad anual de la inversión del 9,4%

Por último, y como en el caso A, es preciso recordar que en estos cálculos se ha obviado el encarecimiento futuro de la energía, así como todos los futuros (pero muy próximos) ahorros e ingresos procedentes de servicios de participación en redes energéticas avanzadas.