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Almacenamiento de energ�a: Un componente esencial para la estabilidad de las redes el�ctricas en la transici�n energ�tica

 

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 el�tricas na transi��o energ�tica

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: roberto.rodriguez@utelvt.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

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

 

        I.            Universidad T�cnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

      II.            Universidad T�cnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

   III.            Universidad T�cnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

   IV.            Universidad T�cnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Ecuador.

 

Resumen

El almacenamiento de energ�a se ha consolidado como un componente esencial para garantizar la estabilidad y confiabilidad de las redes el�ctricas, especialmente en un contexto global de transici�n hacia fuentes renovables intermitentes. Este art�culo presenta una revisi�n sistem�tica de literatura cient�fica reciente con el objetivo de identificar las tecnolog�as de almacenamiento m�s relevantes, su rol en la estabilidad de los sistemas el�ctricos y las implicaciones para pa�ses en desarrollo, particularmente en Am�rica 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 espa�ol e ingl�s, bajo criterios de relevancia tem�tica y metodol�gica.

Los hallazgos revelan que las bater�as de ion-litio dominan actualmente el mercado, aunque tecnolog�as como las bater�as de flujo, almacenamiento mec�nico, t�rmico y qu�mico est�n ganando relevancia por su escalabilidad y sustentabilidad. Adem�s, el almacenamiento cumple funciones clave como la regulaci�n de frecuencia y voltaje, respaldo frente a la intermitencia renovable y gesti�n eficiente de la demanda. Se identificaron tambi�n brechas tecnol�gicas y regulatorias, as� como oportunidades para el fortalecimiento de capacidades en pa�ses latinoamericanos.

Este estudio contribuye a la comprensi�n cr�tica del papel del almacenamiento de energ�a en la transici�n energ�tica, y ofrece recomendaciones orientadas a la investigaci�n, desarrollo tecnol�gico y formulaci�n de pol�ticas p�blicas sostenibles.

Palabras clave: Almacenamiento de energ�a; redes el�ctricas; transici�n energ�tica; estabilidad; revisi�n sistem�tica.

 

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 el�tricas, especialmente num contexto global de transi��o para fontes renov�veis ​​intermitentes. Este artigo apresenta uma revis�o sistem�tica da literatura cient�fica recente com o objetivo de identificar as tecnologias de armazenamento mais relevantes, o seu papel na estabilidade dos sistemas el�tricos e as implica��es para os pa�ses em desenvolvimento, particularmente na Am�rica 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 ingl�s, com base em crit�rios de relev�ncia tem�tica e metodol�gica.

Os resultados revelam que as baterias de i�es de l�tio dominam o mercado atualmente, embora tecnologias como as baterias de fluxo e armazenamento mec�nico, t�rmico e qu�mico estejam a ganhar relev�ncia devido � sua escalabilidade e sustentabilidade. Al�m disso, o armazenamento desempenha fun��es-chave, como a regula��o de frequ�ncia e tens�o, o backup para energia renov�vel intermitente e a gest�o eficiente da procura. Foram tamb�m identificadas lacunas tecnol�gicas e regulamentares, bem como oportunidades de capacita��o em pa�ses da Am�rica Latina. Este estudo contribui para uma compreens�o cr�tica do papel do armazenamento de energia na transi��o energ�tica e oferece recomenda��es para a investiga��o, desenvolvimento tecnol�gico e formula��o de pol�ticas p�blicas sustent�veis.

Palavras-chave: Armazenamento de energia; redes el�tricas; transi��o energ�tica; estabilidade; revis�o sistem�tica.

 

Introducci�n

La transici�n energ�tica global representa una respuesta urgente frente a los desaf�os del cambio clim�tico, la seguridad energ�tica y la sostenibilidad socioecon�mica. Este proceso implica el desplazamiento progresivo de los combustibles f�siles hacia fuentes renovables como la solar, e�lica, hidroel�ctrica y otras tecnolog�as limpias. En este nuevo paradigma, las redes el�ctricas 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 el�ctrico (Ortiz, 2024; Bucheli & Bucheli, 2024).

La estabilidad de las redes el�ctricas es un componente cr�tico en este proceso, ya que permite garantizar un suministro confiable, seguro y eficiente de energ�a, incluso frente a eventos no previstos o fluctuaciones en la generaci�n renovable (Romero-Ushi�a et al., 2025). En este contexto, el almacenamiento de energ�a se posiciona como una soluci�n t�cnica clave para enfrentar dichas problem�ticas, permitiendo almacenar excedentes energ�ticos en momentos de baja demanda y liberarlos cuando se requiere mayor suministro (Espinoza et al., 2024; Landi et al., 2024).

La creciente incorporaci�n de tecnolog�as de almacenamiento, especialmente bater�as de ion-litio, tecnolog�as emergentes como las bater�as redox, el hidr�geno verde y soluciones t�rmicas, est� transformando la forma en que operan los sistemas el�ctricos. Estas soluciones no solo mejoran la estabilidad y resiliencia de las redes, sino que tambi�n posibilitan la integraci�n eficiente de fuentes renovables intermitentes, fortaleciendo los sistemas descentralizados como las microrredes (Yepes et al., 2024; Velaz-Acera, 2025).

Adem�s, se abren nuevas oportunidades econ�micas, laborales y sociales, particularmente en zonas rurales de Am�rica Latina (Ulloa-de Souza et al., 2024).

A pesar de los avances, existen brechas en la comprensi�n sistem�tica de c�mo los diferentes tipos de almacenamiento est�n siendo implementados y evaluados en el contexto de la transici�n energ�tica, as� como en la efectividad de estas soluciones para mantener la estabilidad de la red en distintas escalas y condiciones geogr�ficas (Aybar Mej�a et al., 2024; Consuelo-Mart�n, 2024).

En este sentido, las preguntas principales que orientan esta revisi�n sistem�tica son:

�Qu� tecnolog�as de almacenamiento de energ�a est�n siendo aplicadas en el contexto de la transici�n energ�tica?

�Qu� impacto tienen estas tecnolog�as en la estabilidad de las redes el�ctricas?

�Cu�les son los desaf�os y oportunidades que enfrenta su implementaci�n a corto y mediano plazo?

El objetivo principal de este art�culo es analizar de forma sistem�tica la literatura cient�fica reciente relacionada con el almacenamiento de energ�a como factor clave para la estabilidad de las redes el�ctricas durante la transici�n energ�tica. A trav�s de esta revisi�n se busca identificar tecnolog�as predominantes, estrategias de implementaci�n, casos de �xito y desaf�os existentes en diversos contextos, especialmente en Am�rica Latina, contribuyendo as� a un enfoque integral y actualizado sobre este tema estrat�gico para el futuro energ�tico sostenible.

 

Metodolog�a

Este estudio se desarroll� bajo la metodolog�a de revisi�n sistem�tica de literatura cient�fica, con el objetivo de identificar, analizar y sintetizar investigaciones relevantes relacionadas con el papel del almacenamiento de energ�a en la estabilidad de las redes el�ctricas dentro del marco de la transici�n energ�tica.

Bases de datos consultadas

La b�squeda bibliogr�fica se realiz� en las siguientes bases de datos acad�micas reconocidas por su rigurosidad cient�fica y amplia cobertura en temas de ingenier�a el�ctrica, energ�as renovables y tecnolog�a; Scopus, Web of Science (WoS), IEEE Xplore, ScienceDirect y Google Scholar (como fuente complementaria).

Criterios de inclusi�n y exclusi�n

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

�                    A�os de publicaci�n: 2000 a 2025 (con �nfasis en estudios de los �ltimos 5 a�os).

�                    Tipo de documento: art�culos cient�ficos revisados por pares, tesis acad�micas relevantes, revisiones sistem�ticas previas, y documentos t�cnicos de alto rigor.

�                    Idioma: espa�ol e ingl�s.

�                    Tem�tica: investigaciones centradas en almacenamiento de energ�a (especialmente bater�as y tecnolog�as emergentes), estabilidad de redes el�ctricas, y transici�n energ�tica.

�                    Acceso completo al documento.

�                    Se excluyeron documentos duplicados, res�menes sin texto completo, art�culos de divulgaci�n sin base cient�fica comprobable y aquellos que no abordaran directamente la relaci�n entre el almacenamiento energ�tico y la estabilidad de la red en el contexto de la transici�n energ�tica.

Palabras clave y combinaci�n booleana

La estrategia de b�squeda incluy� la combinaci�n de t�rminos 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 energ�a" AND "estabilidad de redes el�ctricas"

-                   "Transici�n energ�tica" AND "tecnolog�as de almacenamiento"

Estas b�squedas se realizaron en los campos de t�tulo, resumen y palabras clave de los art�culos.

Proceso de selecci�n y an�lisis (PRISMA)

El proceso de selecci�n sigui� la gu�a PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), que consta de las siguientes etapas:

 

Diagrama de flujo PRISMA

Identificaci�n: se recuperaron un total de 124 art�culos desde las bases de datos seleccionadas.

Cribado: se eliminaron 23 art�culos duplicados y 35 por no cumplir con los criterios de inclusi�n (basado en la lectura del t�tulo y resumen).

Elegibilidad: se evaluaron 66 art�culos en texto completo.

Inclusi�n final: se seleccionaron 22 estudios que cumplieron con todos los criterios y que aportaron informaci�n relevante y actualizada para los objetivos de la revisi�n.

 

Resultados de la Revisi�n

Tipos de Tecnolog�as de Almacenamiento de Energ�a

En el marco de la transici�n energ�tica, diversas tecnolog�as de almacenamiento de energ�a se han consolidado como fundamentales para mejorar la eficiencia, estabilidad y sostenibilidad del sistema el�ctrico. Las bater�as electroqu�micas representan la opci�n m�s implementada, destac�ndose las bater�as de ion-litio (Li-ion) por su alta densidad energ�tica, eficiencia de ciclo y madurez tecnol�gica (Espinoza et al., 2024; Quintero, 2025). Tambi�n se mencionan tecnolog�as emergentes como las bater�as de sodio-azufre (NaS) y las bater�as de flujo redox, las cuales ofrecen ventajas en cuanto a escalabilidad y vida �til en aplicaciones estacionarias (Landi et al., 2024).

El almacenamiento mec�nico incluye tecnolog�as como los volantes de inercia, el bombeo hidroel�ctrico reversible (Pumped Hydro Storage, PHS) y el aire comprimido (CAES), que han demostrado ser �tiles para aplicaciones de gran escala y larga duraci�n (Ortiz, 2024). Estas soluciones se han consolidado en contextos donde la geograf�a y la infraestructura permiten su implementaci�n eficiente, como es el caso de pa�ses con recursos hidrogr�ficos o mineros abundantes.

Por otro lado, el almacenamiento t�rmico y qu�mico se presenta como complemento estrat�gico. El primero se emplea principalmente en centrales termosolares y procesos industriales, mientras que el segundo, como el uso de hidr�geno verde, es a�n objeto de investigaci�n y desarrollo, pero con gran potencial futuro (Rodr�guez et al., 2025; Aybar Mej�a et al., 2024).

Rol del Almacenamiento en la Estabilidad de la Red

El almacenamiento de energ�a cumple funciones clave en la estabilidad operativa de las redes el�ctricas modernas. En primer lugar, permite la regulaci�n de frecuencia y voltaje en tiempo real, contribuyendo a mantener el equilibrio entre oferta y demanda (Romero-Ushi�a et al., 2025). Adem�s, act�a como respaldo frente a la intermitencia de fuentes renovables como la solar y la e�lica, garantizando la continuidad del suministro energ�tico incluso ante condiciones desfavorables (Acevedo, 2025; Ayll�n et al., 2024).

Asimismo, el almacenamiento facilita el despacho econ�mico mediante el desplazamiento temporal de la energ�a, optimizando la operaci�n del sistema y reduciendo la necesidad de utilizar plantas t�rmicas de respaldo, las cuales suelen ser costosas y contaminantes (Consuelo-Mart�n, 2024). Esta gesti�n inteligente tambi�n permite atender eficientemente los picos de demanda, reduciendo los costos operativos y aumentando la eficiencia global del sistema (Bucheli & Bucheli, 2024; Sol�s et al., 2025).

Casos de Estudio Relevantes

Varios pa�ses han liderado la implementaci�n de tecnolog�as de almacenamiento con fines estrat�gicos. En Alemania, el uso masivo de bater�as dom�sticas combinadas con sistemas fotovoltaicos ha contribuido significativamente a la autonom�a energ�tica y a la gesti�n descentralizada de la red (G�mez Calvet et al., 2021). En EE. UU., proyectos como el de Tesla en California han demostrado la viabilidad t�cnica y econ�mica de sistemas de gran escala con bater�as de Li-ion para respaldo de redes enteras.

Australia tambi�n 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, t�cnicos y sociales, adem�s de establecer m�tricas de desempe�o como la eficiencia de ciclo, tiempo de respuesta y costo nivelado de almacenamiento (LCOE) (Ulloa-de Souza et al., 2024; Velaz-Acera, 2025).

 

Discusi�n

La revisi�n sistem�tica realizada demuestra que el almacenamiento de energ�a se ha convertido en un componente esencial para afrontar los desaf�os t�cnicos que plantea la transici�n energ�tica, especialmente en lo relativo a la estabilidad, flexibilidad y resiliencia de las redes el�ctricas. Las tecnolog�as de almacenamiento, particularmente las bater�as de ion-litio, se han consolidado como una soluci�n probada y adaptable a m�ltiples escalas y aplicaciones, aunque a�n existen brechas significativas que limitan su implementaci�n masiva, sobre todo en contextos de pa�ses en desarrollo.

 

 

An�lisis cr�tico de los resultados

Si bien las bater�as Li-ion dominan el mercado por su madurez tecnol�gica y eficiencia, presentan limitaciones en cuanto a la disponibilidad de materias primas cr�ticas como el litio y el cobalto (Quintero, 2025), as� como en t�rminos de seguridad y reciclaje. Las bater�as de flujo redox y las de sodio-azufre aparecen como alternativas prometedoras, especialmente en aplicaciones estacionarias de gran escala, pero a�n enfrentan desaf�os en costos y escalabilidad (Landi et al., 2024; Espinoza et al., 2024).

El almacenamiento mec�nico, por su parte, aunque presenta ventajas para almacenamiento de larga duraci�n, se ve limitado por barreras geogr�ficas, infraestructura y altos costos de inversi�n inicial (Ortiz, 2024). Tecnolog�as emergentes como el hidr�geno verde y el almacenamiento t�rmico tienen un enorme potencial para sectores industriales y para la integraci�n sectorial (power-to-gas, power-to-heat), pero requieren a�n de desarrollos tecnol�gicos y normativos para su adopci�n masiva (Rodr�guez et al., 2025).

Identificaci�n de brechas tecnol�gicas y de conocimiento

Una brecha importante identificada es la falta de estudios comparativos estandarizados sobre el desempe�o a largo plazo de distintas tecnolog�as bajo condiciones reales. Asimismo, existe escasa informaci�n sobre los impactos socioambientales del almacenamiento a gran escala y sobre los mecanismos de reciclaje y disposici�n final de bater�as, elementos claves para una transici�n energ�tica verdaderamente sostenible (Aybar Mej�a et al., 2024; Romero-Ushi�a 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 regulaci�n de frecuencia y el control de voltaje, especialmente en mercados el�ctricos todav�a centralizados y poco flexibles (Consuelo-Mart�n, 2024; Ortiz, 2024).

Comparaci�n entre diferentes tecnolog�as de almacenamiento

Cada tecnolog�a de almacenamiento tiene ventajas y limitaciones particulares, por lo que su elecci�n debe estar alineada con las necesidades t�cnicas, geogr�ficas y econ�micas del sistema el�ctrico espec�fico. Por ejemplo, las bater�as Li-ion son ideales para respaldo r�pido y aplicaciones residenciales o comerciales, mientras que el almacenamiento por bombeo hidroel�ctrico o aire comprimido es m�s adecuado para operaciones a gran escala con ciclos largos de carga-descarga (G�mez Calvet et al., 2021). Las tecnolog�as t�rmicas y qu�micas, aunque a�n en desarrollo, tienen el potencial de integrarse a cadenas de valor industrial y sectores no el�ctricos (Velaz-Acera, 2025).

Implicaciones para pa�ses en desarrollo y para Latinoam�rica

Para Am�rica Latina, la adopci�n de sistemas de almacenamiento presenta una oportunidad estrat�gica para diversificar la matriz energ�tica, reducir la dependencia de combustibles f�siles y aumentar la resiliencia de los sistemas el�ctricos rurales y urbanos. Sin embargo, la regi�n enfrenta obst�culos estructurales como la falta de incentivos, barreras regulatorias y una limitada capacidad de financiamiento y transferencia tecnol�gica (Ulloa-de Souza et al., 2024; Acevedo, 2025).

A pesar de estos desaf�os, existen experiencias incipientes que muestran un camino viable, como el desarrollo de microrredes con almacenamiento en zonas aisladas o el uso de bater�as en sistemas h�bridos en comunidades rurales (Yepes et al., 2024). Estas soluciones pueden contribuir a mejorar la equidad energ�tica y promover modelos de desarrollo m�s sostenibles.

Limitaciones del estudio

Entre las principales limitaciones de esta revisi�n destacan el acceso restringido a ciertos art�culos t�cnicos en bases de datos de pago, lo cual pudo haber limitado la cobertura tem�tica. Asimismo, al centrarse en estudios publicados principalmente entre 2020 y 2025, algunos desarrollos tecnol�gicos incipientes o a�n en etapa piloto podr�an no haber sido incluidos. Finalmente, aunque se utiliz� una estrategia de b�squeda sistem�tica, la heterogeneidad de los estudios revisados limit� la posibilidad de una comparaci�n cuantitativa directa entre tecnolog�as.

 

Conclusiones

La presente revisi�n sistem�tica permiti� identificar las tecnolog�as m�s relevantes de almacenamiento de energ�a, sus aplicaciones, beneficios y desaf�os en el contexto de la transici�n energ�tica global. Los principales hallazgos revelan que las bater�as de ion-litio contin�an siendo la tecnolog�a m�s utilizada debido a su alta eficiencia, flexibilidad operativa y r�pida respuesta. Sin embargo, se est�n desarrollando activamente alternativas como las bater�as de flujo redox, el almacenamiento mec�nico (como el bombeo hidroel�ctrico y el aire comprimido), y soluciones qu�micas y t�rmicas con potencial de escalabilidad, menor impacto ambiental y menores requerimientos de materiales cr�ticos.

El almacenamiento de energ�a se consolida como un elemento indispensable para lograr la estabilidad de la red el�ctrica frente a la creciente penetraci�n de fuentes renovables intermitentes. Su capacidad para regular frecuencia y voltaje, proporcionar respaldo ante variabilidad renovable y permitir un despacho econ�mico eficiente, lo posiciona como un facilitador clave para un sistema energ�tico m�s resiliente, flexible y sostenible.

No obstante, persisten retos significativos relacionados con la reducci�n de costos, la sostenibilidad ambiental de los sistemas, la estandarizaci�n de m�tricas de desempe�o, la regulaci�n adecuada y el acceso a financiamiento, especialmente en regiones en desarrollo como Am�rica Latina.

El almacenamiento de energ�a no solo es una herramienta t�cnica para equilibrar sistemas el�ctricos, sino una pieza estrat�gica para avanzar hacia modelos energ�ticos m�s sostenibles, equitativos y resilientes.

Futuras investigaciones deben centrarse en el desarrollo de tecnolog�as emergentes con menor huella ambiental, as� como en el an�lisis de ciclo de vida completo de los sistemas de almacenamiento.

Es necesario fomentar el desarrollo tecnol�gico local y la transferencia de conocimiento para reducir la dependencia de soluciones importadas, promoviendo la innovaci�n y la formaci�n de capacidades t�cnicas en la regi�n.

Se sugiere la implementaci�n de pol�ticas p�blicas y marcos regulatorios adaptativos que reconozcan y remuneren los servicios del almacenamiento de energ�a, con incentivos claros para su integraci�n tanto en redes centralizadas como en microrredes rurales.

Finalmente, se destaca la importancia de establecer programas piloto y proyectos demostrativos que generen datos emp�ricos y sirvan como referencia para futuras inversiones y formulaci�n de pol�ticas p�blicas.

 

Referencias

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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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