Almacenamiento de energa: Un componente esencial para la estabilidad de las redes elctricas en la transicin energtica

 

Energy storage: An essential component for the stability of electrical grids in the energy transition

 

Armazenamento de energia: uma componente essencial para a estabilidade das redes eltricas na transio energtica

Roberto Ivn Rodrguez-Jijn I
roberto.rodriguez@utelvt.edu.ec  https://orcid.org/0000-0003-1055-7921 

,Kevin Ernesto Bruno-Waibel II
kevin.bruno.waibel@utelvt.edu.ec
https://orcid.org/0009-0002-4322-3848
Johnny Gervi Montao-Roldn III
johnny.montano@utelvt.edu.ec  https://orcid.org/0000-0002-1337-2896    

,Mariela Stephany Gruezo-Realpe IV
mariela.gruezo.realpe@utelvt.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5929-4336
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: roberto.rodriguez@utelvt.edu.ec

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

 

* Recibido: 09 de abril de 2025 *Aceptado: 17 de mayo de 2025 * Publicado: 02 de junio de 2025

 

        I.            Universidad Tcnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

      II.            Universidad Tcnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

   III.            Universidad Tcnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

   IV.            Universidad Tcnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

 


Resumen

El almacenamiento de energa se ha consolidado como un componente esencial para garantizar la estabilidad y confiabilidad de las redes elctricas, especialmente en un contexto global de transicin hacia fuentes renovables intermitentes. Este artculo presenta una revisin sistemtica de literatura cientfica reciente con el objetivo de identificar las tecnologas de almacenamiento ms relevantes, su rol en la estabilidad de los sistemas elctricos y las implicaciones para pases en desarrollo, particularmente en Amrica Latina. Para ello, se consultaron bases de datos como Scopus, Web of Science, IEEE Xplore y ScienceDirect, seleccionando estudios publicados entre 2020 y 2025, en espaol e ingls, bajo criterios de relevancia temtica y metodolgica.

Los hallazgos revelan que las bateras de ion-litio dominan actualmente el mercado, aunque tecnologas como las bateras de flujo, almacenamiento mecnico, trmico y qumico estn ganando relevancia por su escalabilidad y sustentabilidad. Adems, el almacenamiento cumple funciones clave como la regulacin de frecuencia y voltaje, respaldo frente a la intermitencia renovable y gestin eficiente de la demanda. Se identificaron tambin brechas tecnolgicas y regulatorias, as como oportunidades para el fortalecimiento de capacidades en pases latinoamericanos.

Este estudio contribuye a la comprensin crtica del papel del almacenamiento de energa en la transicin energtica, y ofrece recomendaciones orientadas a la investigacin, desarrollo tecnolgico y formulacin de polticas pblicas sostenibles.

Palabras clave: Almacenamiento de energa; redes elctricas; transicin energtica; estabilidad; revisin sistemtica.

 

Abstract

Energy storage has established itself as an essential component for ensuring the stability and reliability of electrical grids, especially in a global context of transition toward intermittent renewable sources. This article presents a systematic review of recent scientific literature with the aim of identifying the most relevant storage technologies, their role in the stability of electrical systems, and the implications for developing countries, particularly in Latin America. To this end, databases such as Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, and ScienceDirect were consulted, selecting studies published between 2020 and 2025, in Spanish and English, based on criteria of thematic and methodological relevance.

The findings reveal that lithium-ion batteries currently dominate the market, although technologies such as flow batteries, mechanical, thermal, and chemical storage are gaining relevance due to their scalability and sustainability. Furthermore, storage performs key functions such as frequency and voltage regulation, backup for intermittent renewable energy, and efficient demand management. Technological and regulatory gaps were also identified, as well as opportunities for capacity building in Latin American countries. This study contributes to a critical understanding of the role of energy storage in the energy transition and offers recommendations for research, technological development, and sustainable public policymaking.

Keywords: Energy storage; electricity grids; energy transition; stability; systematic review.

 

Resumo

O armazenamento de energia consolidou-se como uma componente essencial para garantir a estabilidade e a fiabilidade das redes eltricas, especialmente num contexto global de transio para fontes renovveis ​​intermitentes. Este artigo apresenta uma reviso sistemtica da literatura cientfica recente com o objetivo de identificar as tecnologias de armazenamento mais relevantes, o seu papel na estabilidade dos sistemas eltricos e as implicaes para os pases em desenvolvimento, particularmente na Amrica Latina. Para tal, foram consultadas bases de dados como a Scopus, Web of Science, IEEE Xplore e ScienceDirect, selecionando estudos publicados entre 2020 e 2025, em espanhol e ingls, com base em critrios de relevncia temtica e metodolgica.

Os resultados revelam que as baterias de ies de ltio dominam o mercado atualmente, embora tecnologias como as baterias de fluxo e armazenamento mecnico, trmico e qumico estejam a ganhar relevncia devido sua escalabilidade e sustentabilidade. Alm disso, o armazenamento desempenha funes-chave, como a regulao de frequncia e tenso, o backup para energia renovvel intermitente e a gesto eficiente da procura. Foram tambm identificadas lacunas tecnolgicas e regulamentares, bem como oportunidades de capacitao em pases da Amrica Latina. Este estudo contribui para uma compreenso crtica do papel do armazenamento de energia na transio energtica e oferece recomendaes para a investigao, desenvolvimento tecnolgico e formulao de polticas pblicas sustentveis.

Palavras-chave: Armazenamento de energia; redes eltricas; transio energtica; estabilidade; reviso sistemtica.

 

Introduccin

La transicin energtica global representa una respuesta urgente frente a los desafos del cambio climtico, la seguridad energtica y la sostenibilidad socioeconmica. Este proceso implica el desplazamiento progresivo de los combustibles fsiles hacia fuentes renovables como la solar, elica, hidroelctrica y otras tecnologas limpias. En este nuevo paradigma, las redes elctricas enfrentan retos sin precedentes relacionados con la intermitencia de las fuentes renovables, la variabilidad de la demanda y la necesidad de mantener la calidad del servicio elctrico (Ortiz, 2024; Bucheli & Bucheli, 2024).

La estabilidad de las redes elctricas es un componente crtico en este proceso, ya que permite garantizar un suministro confiable, seguro y eficiente de energa, incluso frente a eventos no previstos o fluctuaciones en la generacin renovable (Romero-Ushia et al., 2025). En este contexto, el almacenamiento de energa se posiciona como una solucin tcnica clave para enfrentar dichas problemticas, permitiendo almacenar excedentes energticos en momentos de baja demanda y liberarlos cuando se requiere mayor suministro (Espinoza et al., 2024; Landi et al., 2024).

La creciente incorporacin de tecnologas de almacenamiento, especialmente bateras de ion-litio, tecnologas emergentes como las bateras redox, el hidrgeno verde y soluciones trmicas, est transformando la forma en que operan los sistemas elctricos. Estas soluciones no solo mejoran la estabilidad y resiliencia de las redes, sino que tambin posibilitan la integracin eficiente de fuentes renovables intermitentes, fortaleciendo los sistemas descentralizados como las microrredes (Yepes et al., 2024; Velaz-Acera, 2025).

Adems, se abren nuevas oportunidades econmicas, laborales y sociales, particularmente en zonas rurales de Amrica Latina (Ulloa-de Souza et al., 2024).

A pesar de los avances, existen brechas en la comprensin sistemtica de cmo los diferentes tipos de almacenamiento estn siendo implementados y evaluados en el contexto de la transicin energtica, as como en la efectividad de estas soluciones para mantener la estabilidad de la red en distintas escalas y condiciones geogrficas (Aybar Meja et al., 2024; Consuelo-Martn, 2024).

En este sentido, las preguntas principales que orientan esta revisin sistemtica son:

Qu tecnologas de almacenamiento de energa estn siendo aplicadas en el contexto de la transicin energtica?

Qu impacto tienen estas tecnologas en la estabilidad de las redes elctricas?

Cules son los desafos y oportunidades que enfrenta su implementacin a corto y mediano plazo?

El objetivo principal de este artculo es analizar de forma sistemtica la literatura cientfica reciente relacionada con el almacenamiento de energa como factor clave para la estabilidad de las redes elctricas durante la transicin energtica. A travs de esta revisin se busca identificar tecnologas predominantes, estrategias de implementacin, casos de xito y desafos existentes en diversos contextos, especialmente en Amrica Latina, contribuyendo as a un enfoque integral y actualizado sobre este tema estratgico para el futuro energtico sostenible.

 

Metodologa

Este estudio se desarroll bajo la metodologa de revisin sistemtica de literatura cientfica, con el objetivo de identificar, analizar y sintetizar investigaciones relevantes relacionadas con el papel del almacenamiento de energa en la estabilidad de las redes elctricas dentro del marco de la transicin energtica.

Bases de datos consultadas

La bsqueda bibliogrfica se realiz en las siguientes bases de datos acadmicas reconocidas por su rigurosidad cientfica y amplia cobertura en temas de ingeniera elctrica, energas renovables y tecnologa; Scopus, Web of Science (WoS), IEEE Xplore, ScienceDirect y Google Scholar (como fuente complementaria).

Criterios de inclusin y exclusin

Para asegurar la calidad y relevancia de los estudios seleccionados, se establecieron los siguientes criterios de inclusin:

                    Aos de publicacin: 2000 a 2025 (con nfasis en estudios de los ltimos 5 aos).

                    Tipo de documento: artculos cientficos revisados por pares, tesis acadmicas relevantes, revisiones sistemticas previas, y documentos tcnicos de alto rigor.

                    Idioma: espaol e ingls.

                    Temtica: investigaciones centradas en almacenamiento de energa (especialmente bateras y tecnologas emergentes), estabilidad de redes elctricas, y transicin energtica.

                    Acceso completo al documento.

                    Se excluyeron documentos duplicados, resmenes sin texto completo, artculos de divulgacin sin base cientfica comprobable y aquellos que no abordaran directamente la relacin entre el almacenamiento energtico y la estabilidad de la red en el contexto de la transicin energtica.

Palabras clave y combinacin booleana

La estrategia de bsqueda incluy la combinacin de trminos clave, utilizando operadores booleanos para afinar los resultados. Las principales combinaciones utilizadas fueron:

-                   "Energy storage" AND "electric grid stability"

-                   "Battery energy storage system" OR "BESS" AND "renewable energy integration"

-                   "Transition energy" AND "grid reliability"

-                   "Almacenamiento de energa" AND "estabilidad de redes elctricas"

-                   "Transicin energtica" AND "tecnologas de almacenamiento"

Estas bsquedas se realizaron en los campos de ttulo, resumen y palabras clave de los artculos.

Proceso de seleccin y anlisis (PRISMA)

El proceso de seleccin sigui la gua PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), que consta de las siguientes etapas:

 

Diagrama de flujo PRISMA

Identificacin: se recuperaron un total de 124 artculos desde las bases de datos seleccionadas.

Cribado: se eliminaron 23 artculos duplicados y 35 por no cumplir con los criterios de inclusin (basado en la lectura del ttulo y resumen).

Elegibilidad: se evaluaron 66 artculos en texto completo.

Inclusin final: se seleccionaron 22 estudios que cumplieron con todos los criterios y que aportaron informacin relevante y actualizada para los objetivos de la revisin.

 

Resultados de la Revisin

Tipos de Tecnologas de Almacenamiento de Energa

En el marco de la transicin energtica, diversas tecnologas de almacenamiento de energa se han consolidado como fundamentales para mejorar la eficiencia, estabilidad y sostenibilidad del sistema elctrico. Las bateras electroqumicas representan la opcin ms implementada, destacndose las bateras de ion-litio (Li-ion) por su alta densidad energtica, eficiencia de ciclo y madurez tecnolgica (Espinoza et al., 2024; Quintero, 2025). Tambin se mencionan tecnologas emergentes como las bateras de sodio-azufre (NaS) y las bateras de flujo redox, las cuales ofrecen ventajas en cuanto a escalabilidad y vida til en aplicaciones estacionarias (Landi et al., 2024).

El almacenamiento mecnico incluye tecnologas como los volantes de inercia, el bombeo hidroelctrico reversible (Pumped Hydro Storage, PHS) y el aire comprimido (CAES), que han demostrado ser tiles para aplicaciones de gran escala y larga duracin (Ortiz, 2024). Estas soluciones se han consolidado en contextos donde la geografa y la infraestructura permiten su implementacin eficiente, como es el caso de pases con recursos hidrogrficos o mineros abundantes.

Por otro lado, el almacenamiento trmico y qumico se presenta como complemento estratgico. El primero se emplea principalmente en centrales termosolares y procesos industriales, mientras que el segundo, como el uso de hidrgeno verde, es an objeto de investigacin y desarrollo, pero con gran potencial futuro (Rodrguez et al., 2025; Aybar Meja et al., 2024).

Rol del Almacenamiento en la Estabilidad de la Red

El almacenamiento de energa cumple funciones clave en la estabilidad operativa de las redes elctricas modernas. En primer lugar, permite la regulacin de frecuencia y voltaje en tiempo real, contribuyendo a mantener el equilibrio entre oferta y demanda (Romero-Ushia et al., 2025). Adems, acta como respaldo frente a la intermitencia de fuentes renovables como la solar y la elica, garantizando la continuidad del suministro energtico incluso ante condiciones desfavorables (Acevedo, 2025; Aylln et al., 2024).

Asimismo, el almacenamiento facilita el despacho econmico mediante el desplazamiento temporal de la energa, optimizando la operacin del sistema y reduciendo la necesidad de utilizar plantas trmicas de respaldo, las cuales suelen ser costosas y contaminantes (Consuelo-Martn, 2024). Esta gestin inteligente tambin permite atender eficientemente los picos de demanda, reduciendo los costos operativos y aumentando la eficiencia global del sistema (Bucheli & Bucheli, 2024; Sols et al., 2025).

Casos de Estudio Relevantes

Varios pases han liderado la implementacin de tecnologas de almacenamiento con fines estratgicos. En Alemania, el uso masivo de bateras domsticas combinadas con sistemas fotovoltaicos ha contribuido significativamente a la autonoma energtica y a la gestin descentralizada de la red (Gmez Calvet et al., 2021). En EE. UU., proyectos como el de Tesla en California han demostrado la viabilidad tcnica y econmica de sistemas de gran escala con bateras de Li-ion para respaldo de redes enteras.

Australia tambin ha sido un referente con la Hornsdale Power Reserve, que ha logrado mejorar la estabilidad de la red y reducir significativamente los costos asociados a los servicios auxiliares. Estas experiencias proporcionan lecciones valiosas sobre aspectos regulatorios, tcnicos y sociales, adems de establecer mtricas de desempeo como la eficiencia de ciclo, tiempo de respuesta y costo nivelado de almacenamiento (LCOE) (Ulloa-de Souza et al., 2024; Velaz-Acera, 2025).

 

Discusin

La revisin sistemtica realizada demuestra que el almacenamiento de energa se ha convertido en un componente esencial para afrontar los desafos tcnicos que plantea la transicin energtica, especialmente en lo relativo a la estabilidad, flexibilidad y resiliencia de las redes elctricas. Las tecnologas de almacenamiento, particularmente las bateras de ion-litio, se han consolidado como una solucin probada y adaptable a mltiples escalas y aplicaciones, aunque an existen brechas significativas que limitan su implementacin masiva, sobre todo en contextos de pases en desarrollo.

 

 

Anlisis crtico de los resultados

Si bien las bateras Li-ion dominan el mercado por su madurez tecnolgica y eficiencia, presentan limitaciones en cuanto a la disponibilidad de materias primas crticas como el litio y el cobalto (Quintero, 2025), as como en trminos de seguridad y reciclaje. Las bateras de flujo redox y las de sodio-azufre aparecen como alternativas prometedoras, especialmente en aplicaciones estacionarias de gran escala, pero an enfrentan desafos en costos y escalabilidad (Landi et al., 2024; Espinoza et al., 2024).

El almacenamiento mecnico, por su parte, aunque presenta ventajas para almacenamiento de larga duracin, se ve limitado por barreras geogrficas, infraestructura y altos costos de inversin inicial (Ortiz, 2024). Tecnologas emergentes como el hidrgeno verde y el almacenamiento trmico tienen un enorme potencial para sectores industriales y para la integracin sectorial (power-to-gas, power-to-heat), pero requieren an de desarrollos tecnolgicos y normativos para su adopcin masiva (Rodrguez et al., 2025).

Identificacin de brechas tecnolgicas y de conocimiento

Una brecha importante identificada es la falta de estudios comparativos estandarizados sobre el desempeo a largo plazo de distintas tecnologas bajo condiciones reales. Asimismo, existe escasa informacin sobre los impactos socioambientales del almacenamiento a gran escala y sobre los mecanismos de reciclaje y disposicin final de bateras, elementos claves para una transicin energtica verdaderamente sostenible (Aybar Meja et al., 2024; Romero-Ushia et al., 2025).

Otra brecha relevante es la necesidad de desarrollar modelos regulatorios y tarifarios que reconozcan el valor de los servicios que provee el almacenamiento, como la regulacin de frecuencia y el control de voltaje, especialmente en mercados elctricos todava centralizados y poco flexibles (Consuelo-Martn, 2024; Ortiz, 2024).

Comparacin entre diferentes tecnologas de almacenamiento

Cada tecnologa de almacenamiento tiene ventajas y limitaciones particulares, por lo que su eleccin debe estar alineada con las necesidades tcnicas, geogrficas y econmicas del sistema elctrico especfico. Por ejemplo, las bateras Li-ion son ideales para respaldo rpido y aplicaciones residenciales o comerciales, mientras que el almacenamiento por bombeo hidroelctrico o aire comprimido es ms adecuado para operaciones a gran escala con ciclos largos de carga-descarga (Gmez Calvet et al., 2021). Las tecnologas trmicas y qumicas, aunque an en desarrollo, tienen el potencial de integrarse a cadenas de valor industrial y sectores no elctricos (Velaz-Acera, 2025).

Implicaciones para pases en desarrollo y para Latinoamrica

Para Amrica Latina, la adopcin de sistemas de almacenamiento presenta una oportunidad estratgica para diversificar la matriz energtica, reducir la dependencia de combustibles fsiles y aumentar la resiliencia de los sistemas elctricos rurales y urbanos. Sin embargo, la regin enfrenta obstculos estructurales como la falta de incentivos, barreras regulatorias y una limitada capacidad de financiamiento y transferencia tecnolgica (Ulloa-de Souza et al., 2024; Acevedo, 2025).

A pesar de estos desafos, existen experiencias incipientes que muestran un camino viable, como el desarrollo de microrredes con almacenamiento en zonas aisladas o el uso de bateras en sistemas hbridos en comunidades rurales (Yepes et al., 2024). Estas soluciones pueden contribuir a mejorar la equidad energtica y promover modelos de desarrollo ms sostenibles.

Limitaciones del estudio

Entre las principales limitaciones de esta revisin destacan el acceso restringido a ciertos artculos tcnicos en bases de datos de pago, lo cual pudo haber limitado la cobertura temtica. Asimismo, al centrarse en estudios publicados principalmente entre 2020 y 2025, algunos desarrollos tecnolgicos incipientes o an en etapa piloto podran no haber sido incluidos. Finalmente, aunque se utiliz una estrategia de bsqueda sistemtica, la heterogeneidad de los estudios revisados limit la posibilidad de una comparacin cuantitativa directa entre tecnologas.

 

Conclusiones

La presente revisin sistemtica permiti identificar las tecnologas ms relevantes de almacenamiento de energa, sus aplicaciones, beneficios y desafos en el contexto de la transicin energtica global. Los principales hallazgos revelan que las bateras de ion-litio continan siendo la tecnologa ms utilizada debido a su alta eficiencia, flexibilidad operativa y rpida respuesta. Sin embargo, se estn desarrollando activamente alternativas como las bateras de flujo redox, el almacenamiento mecnico (como el bombeo hidroelctrico y el aire comprimido), y soluciones qumicas y trmicas con potencial de escalabilidad, menor impacto ambiental y menores requerimientos de materiales crticos.

El almacenamiento de energa se consolida como un elemento indispensable para lograr la estabilidad de la red elctrica frente a la creciente penetracin de fuentes renovables intermitentes. Su capacidad para regular frecuencia y voltaje, proporcionar respaldo ante variabilidad renovable y permitir un despacho econmico eficiente, lo posiciona como un facilitador clave para un sistema energtico ms resiliente, flexible y sostenible.

No obstante, persisten retos significativos relacionados con la reduccin de costos, la sostenibilidad ambiental de los sistemas, la estandarizacin de mtricas de desempeo, la regulacin adecuada y el acceso a financiamiento, especialmente en regiones en desarrollo como Amrica Latina.

El almacenamiento de energa no solo es una herramienta tcnica para equilibrar sistemas elctricos, sino una pieza estratgica para avanzar hacia modelos energticos ms sostenibles, equitativos y resilientes.

Futuras investigaciones deben centrarse en el desarrollo de tecnologas emergentes con menor huella ambiental, as como en el anlisis de ciclo de vida completo de los sistemas de almacenamiento.

Es necesario fomentar el desarrollo tecnolgico local y la transferencia de conocimiento para reducir la dependencia de soluciones importadas, promoviendo la innovacin y la formacin de capacidades tcnicas en la regin.

Se sugiere la implementacin de polticas pblicas y marcos regulatorios adaptativos que reconozcan y remuneren los servicios del almacenamiento de energa, con incentivos claros para su integracin tanto en redes centralizadas como en microrredes rurales.

Finalmente, se destaca la importancia de establecer programas piloto y proyectos demostrativos que generen datos empricos y sirvan como referencia para futuras inversiones y formulacin de polticas pblicas.

 

Referencias

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2025 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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