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Cómo reforzar la red eléctrica mediante el almacenamiento de energía residencial

Las baterías residenciales podrían ser la clave para una red eléctrica más asequible, confiable, resiliente y segura. Para lograrlo, hace falta que los proveedores de baterías, las empresas que abastecen el suministro eléctrico y los entes reguladores resuelvan problemas delicados a nivel comercial, operativo y político.

El crecimiento del almacenamiento energético mediante baterías logró captar gran parte de la atención del sector y los medios. En gran medida, el foco está puesto en las baterías que pueden ser utilizadas por las empresas proveedoras del suministro eléctrico, y las destinadas a clientes comerciales e industriales. Si bien estas baterías de mayor tamaño son componentes críticos del mercado de almacenamiento energético, el rápido crecimiento del almacenamiento de energía residencial está superando las expectativas y estos sistemas hogareños probablemente se conviertan en activos importantes antes de lo que muchos esperan. La trayectoria del crecimiento y el valor potencial de estos sistemas hogareños, tanto para los clientes como para la red eléctrica, ameritan un análisis más exhaustivo.

Las instalaciones anuales de sistemas de almacenamiento de energía residencial en Estados Unidos treparon de 2.25 megavatios/hora (MWh) en 2014 a 185 MWh en 2018.

En los últimos cuatro años, las instalaciones anuales de sistemas de almacenamiento de energía residencial en Estados Unidos treparon de 2.25 megavatios/hora (MWh) en 2014 a 185 MWh en 2018. Queda claro que muchos consumidores desean más control, confiabilidad y resiliencia en su suministro energético, y eso se logra con una batería en casa. Como resultado, es probable que muchas comunidades pronto cuenten con un recuso inesperado: una red de baterías hogareñas que los clientes residenciales abonaron pero no usan a diario. ¿Qué haría falta para que la energía que almacenan los clientes residenciales ayude a las empresas locales a tener redes de distribución más asequibles, confiables, resilientes y seguras?

En muchas regiones, las redes eléctricas soportan cada vez más tensión. Las redes eléctricas también están quedando obsoletas. Las fuentes intermitentes de energía renovable generan un volumen de energía cada vez mayor de la mano de un incremento del equilibrio de carga. Las condiciones meteorológicas adversas también están teniendo una mayor incidencia. Estas tendencias están empeorando los puntos de saturación y atascamiento en el sistema de suministro energético. Además, derivan en mayores costos y amenazan con aumentar las interrupciones del servicio.

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The rising incidence of severe weather, along with other trends, has put added strain on grids in many regions, resulting in higher costs and threatening to increase local power outages.

Las empresas proveedoras de energía están tomando medidas para aumentar la confiabilidad y resiliencia de la red eléctrica. Algunas de estas empresas ya están administrando los denominados programas de «respuesta ante la demanda» que incentivan a los usuarios a reducir su consumo de energía durante los periodos en que la demanda alcanza su nivel más alto. Al mismo tiempo, están implementando programas integrales de modernización de sus redes de suministro para aumentar su capacidad y fortalecer el sistema. Además, algunos actores del sector están invirtiendo fuertemente en soluciones de almacenamiento energético a escala de suministro del servicio, instalando baterías cerca de centrales eléctricas y líneas de transmisión, y en subestaciones, para reducir sus costos y mejorar su confiabilidad.

A medida que más clientes invierten en almacenar energía residencial «fuera de los medidores», las empresas proveedoras del suministro eléctrico tendrán otra ventaja potencial para equilibrar la oferta y la demanda de energía. Las baterías residenciales podrían estar interconectadas y activarse para complementar el suministro de la red. Esta opción estaría en consonancia con los programas de «respuesta ante la demanda» y servicios auxiliares que las empresas del sector implementan en la actualidad. Como las baterías ya están instaladas, el despacho de la energía residencial almacenada tendría un costo marginal bastante bajo. Esto podría evitar que las empresas proveedoras del suministro eléctrico recurran a soluciones más costosas, como sobrecargar centrales energéticas de horas punta (que ya resultan ineficientes) o agregar infraestructura a la red de suministro que solo se usará esporádicamente.

Algunos estados lanzaron programas piloto mediante los cuales los hogares equipados con baterías reciben una remuneración de las empresas proveedoras del suministro eléctrico a cambio de usar parte de su energía almacenada cuando hay sobrecargas en el sistema.

Integrar los sistemas de almacenamiento de energía residencial a una red de despacho eficiente que complemente a la red de suministro energético no será fácil. Sin embargo, los hechos recientes demuestran que es posible. Algunos estados lanzaron programas piloto mediante los cuales los hogares equipados con baterías reciben una remuneración de las empresas proveedoras del suministro eléctrico a cambio de usar parte de su energía almacenada cuando hay sobrecargas en el sistema.

Para incentivar el desarrollo del mercado, los entes reguladores y las empresas proveedoras del suministro eléctrico tienen que evaluar el modo y lugar en que las baterías residenciales pueden complementar a la red de suministro (por ejemplo, detectando limitaciones de capacidad en los alimentadores) e integrar estas evaluaciones a la planificación de redes y recursos de estas empresas. Los entes reguladores también pueden considerar una adecuación de las estructuras tarifarias, y otros mecanismos de remuneración, por el uso de las baterías y también pensar la manera de integrar las baterías al diseño del sistema. Del mismo modo, los operadores de redes de almacenamiento de energía residencial deberán cerciorarse de que los clientes estén convencidos de complementar la red eléctrica con sus baterías, y tendrán que demostrarles a las empresas distribuidoras locales que estos sistemas fuera de los medidores son confiables y tienen capacidad de despacho inmediata cuando sus redes eléctricas lo necesiten.

Delinear el crecimiento del almacenamiento de energía residencial

En Estados Unidos, hubo un crecimiento extraordinario de las instalaciones de almacenamiento de energía residencial (más del 200 por ciento anual) en los últimos cuatro años, y se espera que este crecimiento acelerado no se detenga. Las instalaciones de almacenamiento de energía residencial incluso superaron a las instalaciones de las empresas proveedoras del suministro eléctrico por primera vez en 2018, lo cual demuestra que los clientes valoran en gran medida tener su propio sistema de almacenamiento.

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Varios factores contribuyeron con el rápido crecimiento de los sistemas de almacenamiento de energía residencial:

  • Costos más bajos. Entre 2012 y 2017, el costo del kilovatio/hora de un sistema de almacenamiento de energía residencial disminuyó más del 15 por ciento anual.
  • Mayor riesgo de disrupción. Cada vez que se produce un huracán o tormenta de gran magnitud, hay un aumento pronunciado en la instalación de baterías. Como resultado, los estados que suelen verse afectados por tormentas, como Florida o Texas, están acelerando la instalación de baterías residenciales. Algo similar está sucediendo en algunas áreas California que son propensas a los incendios forestales, donde los propietarios de viviendas comenzaron a instalar baterías por su confiabilidad. 1
  • Estructuras tarifarias de los servicios. Algunas empresas proveedoras del suministro eléctrico fijan sus precios en base a la hora de consumo (TOU); con lo cual, las tarifas cambian según el momento del día. Gracias al almacenamiento de energía, los hogares equipados con baterías ahora minimizan el consumo en los periodos de tarifas más altas.
  • Energía solar + almacenamiento: beneficios combinados. Las instalaciones integradas de paneles solares y equipos para almacenar energía son menos costosas; incluso, permiten una mayor flexibilidad para ajustar la oferta y la demanda y así reflejar las tarifas del mercado, con la posibilidad de reducir el costo de un sistema de baterías en más del 25 por ciento en comparación con la instalación de un sistema de almacenamiento no integrado.
  • Incentivos para la compra. Los incentivos del gobierno para la instalación de sistemas de almacenamiento de energía residencial también son un factor importante. Las instalaciones residenciales que integran paneles solares y sistemas de almacenamiento de energía califican para el sistema federal de créditos fiscales por inversiones, lo cual puede reducir los costos de un sistema instalado en el orden del 30 por ciento este año. A partir de incentivos locales, como el Programa de Incentivos a la Autogeneración de Energía en California, los propietarios de viviendas pueden captar ahorros que van desde USD 1600 a USD 2500 gracias a la instalación de sistemas tradicionales para el almacenamiento de energía residencial.
  • Pagos por servicios a la red de distribución. Recientemente, algunas distribuidoras locales crearon programas para compensar a los propietarios de sistemas de almacenamiento de energía residencial por suministrar energía de sus baterías a la red de distribución en horas de alta demanda de consumo (Gráfico 2). A cambio, los propietarios reciben una compensación que puede ser un crédito en su factura mensual. Estos programas que incentivan el suministro de energía a la red de distribución mediante baterías residenciales ya existen en Massachusetts, Rhode Island y Vermont.
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Los sistemas de almacenamiento de energía residencial ya son atractivos para más del 20 por ciento de los hogares estadounidenses (Gráfico 3). A medida que los fabricantes bajen los costos de las baterías residenciales, y los instaladores adquieran más experiencia y clientela que les permitan cobrar menos por sus servicios, es esperable que este mercado se amplíe notablemente. Por consiguiente, anticipamos un sólido y continuo crecimiento del almacenamiento de energía residencial. Las instalaciones anuales de sistemas de almacenamiento de energía residencial podrían superar los 2.900 MWh para el año 2023.

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A medida que se incorporen más sistemas de almacenamiento de energía residencial a la red de suministro, se incrementará el valor de integrar estos sistemas a la red. Por consiguiente, varios estados están poniendo a prueba programas de integración de almacenamiento de energía residencial a sus redes de suministro. Massachusetts y Nueva York están generando políticas de «horas de mayor demanda con energías limpias» que promueven el uso de la energía residencial almacenada en lugar de recurrir a las plantas auxiliares de combustibles fósiles para satisfacer los altos niveles de demanda. Además, conforme a la actualización de las disposiciones del Título 24 del Código de Normas de la Construcción del estado de California, es obligatorio que las nuevas viviendas que se construyan tengan energía solar y se recomienda que los constructores también instalen baterías destinadas al almacenamiento de energía.

Las empresas proveedoras del suministro eléctrico están llevando a cabo proyectos experimentales por iniciativa propia. National Grid, por ejemplo, les ofrece un incentivo económico a sus clientes para que se inscriban en el programa de incorporación de baterías residenciales a la red de suministro. Hace poco, Liberty Utilities lanzó un programa piloto mediante el cual sus clientes le abonan una tarifa mensual reducida a cambio de la instalación de sistemas de almacenamiento de energía residencial y así genera nuevas fuentes auxiliares de suministro. ISO New England le otorgó un contrato a Sunrun, una empresa proveedora de energía solar residencial y soluciones energéticas, para la implementación de sistemas de energía solar con capacidad de almacenamiento y, de esta manera, agregó recursos al mercado de capacidad.

De cara al futuro: potenciar el valor del almacenamiento de energía residencial

A medida que aumente la cantidad de baterías instaladas en los hogares, estos recursos de almacenamiento de energía residencial tendrán la densidad y el alcance necesarios para brindar suministro de red y generar valor de las siguientes maneras:

  • Reducir la carga de la red local de distribución en horas de mayor consumo y optimizar la carga de circuitos individuales. De esta manera, los nodos locales se tornan más seguros y confiables, y las empresas proveedoras del suministro eléctrico pueden diferir parte de sus actualizaciones de capital.
  • Reducir las necesidades energéticas en horas de mayor consumo en áreas con problemas de suministro puede significar una reducción en los costos de la energía.
  • Mejorar la calidad de la energía y proteger los dispositivos conectados a la red de incidentes como picos de voltaje contribuye a un mayor ciclo de vida de los electrodomésticos.

A medida que aumente la cantidad de baterías instaladas en los hogares, estos recursos de almacenamiento de energía residencial tendrán la densidad y el alcance necesarios para brindar suministro de red y generar valor.

Sin embargo, antes de poder concretar el potencial del almacenamiento de la energía residencial como complemento de la red de suministro, es necesario que se produzcan algunos cambios:

  • Los clientes deben confiar en que sus baterías seguirán funcionando en sus hogares aun cuando estén suministrando energía a la red de distribución.
  • Los agregadores de recursos energéticos distribuidos (DER) deben indicar que las baterías residenciales tienen una capacidad de despacho confiable durante muchos años.
  • Las empresas proveedoras del suministro eléctrico necesitan desarrollar herramientas (o colaborar con los agregadores) para predecir el lugar y momento en que las baterías estarán disponibles para alimentar la red.
  • Los entes reguladores necesitan crear estructuras tarifarias que minimicen el costo promedio del sistema, generando incentivos para la integración de baterías residenciales a la red cuando ello genere valor y evitando subsidiar doblemente a los clientes con recursos de capital (Gráfico 4).
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Como primer paso, las empresas de energía eléctrica y los proveedores de sistemas de almacenamiento de energía residencial podrían asociarse y así priorizar la instalación de baterías residenciales en las áreas con más restricciones en su red de distribución. Del mismo modo, los costos de la integración de ambos sistemas podrían disminuir notablemente a partir de la colaboración en el desarrollo de requisitos para el software de despacho.


Año tras año, los hogares estadounidenses tienen más sistemas de almacenamiento de energía residencial como resultado de los menores costos y el valor cada vez mayor del almacenamiento. Estos sistemas residenciales pueden ser sorprendentemente valiosos para los operadores de las redes de distribución locales. El éxito de esta integración depende de todos los grupos de interés involucrados: empresas que brindan el suministro eléctrico, usuarios residenciales, proveedores de sistemas de almacenamiento y entes reguladores. Todos deberán colaborar para mejorar el costo, la confiabilidad y la seguridad de la red de distribución. Las regiones que aprovechen los sistemas de almacenamiento de energía residencial instalados descubrirán un recurso con el potencial de beneficiar a todos los clientes de las empresas proveedoras de energía.

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Sobre los autores

Jason Finkelstein es consultor de McKinsey con base en la oficina de San Francisco, donde Matt Rogers se desempeña como socio sénior. Sean Kane es socio de McKinsey con base en la oficina del Sur de California.

Los autores agradecen a Mike Barg, Patrick Chen y Jesse Noffsinger por sus contribuciones para este artículo.