Introducció – Una finestra on mirar el futur

Des de la nostra perspectiva europea, donar un cop d’ull i analitzar la realitat diària del sistema elèctric de Califòrnia, és com poder observar un autèntic laboratori a cel obert d’on aprendre, i des d’on preveure com pot ser el nostre dia a dia d’aquí a pocs anys. La raó és que el sistema elèctric de Californià, fins fa cinc anys tenia una realitat diària molt similar a la que tenim en l’actualitat a Espanya, amb molta generació fotovoltaica i grans excedents d’energia al migdia. No obstant això, l’any 2020 Califòrnia va començar a canviar aquesta realitat diària amb la introducció de les primeres bateries en el seu sistema elèctric. Això ha fet que en l’actualitat, en matèria d’emmagatzematge, Califòrnia estigui quatre o cinc anys al davant nostre i de molts altres sistemes elèctrics europeus pel que fa a capacitat d’emmagatzematge d’energia dins del mix elèctric diari.

Això ha quedat clarament palès recentment, amb la publicació per part del regulador del mercat elèctric californià (CAISO, DMM) de les dades del  2024 en un document titulat Special Report on Battery Storage. Aquest document ens ofereixen una fotografia molt fidedigna del funcionament present del sistema elèctric de Califòrnia, i pot ser un referent molt valuós de cara a fer previsions sobre quin pot ser el nostre futur immediat quan el nostre sistema elèctric arribi a les xifres d’acumulació d’energia que actualment té Califòrnia.

Això és especialment rellevant si tenim en compte que 2025 ha sigut el primer any en què a Espanya s’ha començat a parlar seriosament de les bateries dins del sistema elèctric com a infraestructura crítica del sistema, i no només com a recurs auxiliar puntual com el que era habitual fins ara. A Califòrnia, aquest pas ja fa temps que el van fer i en l’actualitat el desplegament de bateries està consolidat i continua avançant a una velocitat que aquí, de moment, només podem imaginar. Les dades publicades aquest any pel regulador californià mostren de manera molt clara un comportament de l’evolució dels preus de l’energia al llarg de les diferents hores del dia clarament diferent del nostre, i és un clar referent de cap a on ens encaminem si a casa nostra al llarg dels anys vinents generalitzem l’emmagatzematge com a part integral del mix elèctric del nostre sistema.

Califòrnia 2020–2024: el salt de 0,5 a 13 GW

En només quatre anys, el parc de bateries que opera al mercat del CAISO ha passat d’uns 500 MW l’any 2020 a prop de 13.000 MW el desembre de 2024, amb una capacitat total d’emmagatzematge d’energia a finals de l’any passat al voltant de 47.300 MWh. Aquesta capacitat, en la realitat actual de demanda energètica del sistema elèctric californià, representa que, si aquestes bateries estiguessin plenament carregades i se’ls demanés un règim de descàrrega a xarxa a plena potència, podrien aportar energia al sistema durant unes 3,6 hores. Aquest valor de temps està molt proper a les 4 hores que, de fet, és el període mitjà diari en què les bateries estan subministrant energia en l’actualitat per cobrir la finestra crítica de demanda entre les 18 i les 22 h.

Operativament, el resultat que aquestes bateries generen en el sistema elèctric de Califòrnia és clar: al migdia les bateries absorbeixen una gran part dels excedents solars i redueixen tant les exportacions “barates” com la necessitat de fer curtailment, és a dir, d’aturar producció renovable perquè el sistema no la pot assumir. Al vespre, en canvi, aquesta energia acumulada durant les hores de sol és retornada a la xarxa, disminuint la necessitat d’activar centrals de gas. I això ha provocat, per una part, que al llarg del dia s’aplani la coneguda corba d’ànec, fent que no disminueixin tant els preus durant les hores de sol, i per l’altra, suavitzar la rampa de pujada del preu de l’electricitat entre les 18 i les 22 h en entrar en joc en el mix elèctric l’energia acumulada en les bateries, aconseguint reduir parcialment la dependència del gas natural en les hores en què comença a pujar la demanada del consum. 

L’1 de gener de 2025, les bateries en el sistema elèctric de Califòrnia representaven aproximadament el 14% de la potència disponible del sistema CAISO. A primera vista, pot semblar un percentatge modest, però no ho és. Amb “només” aquest valor dins del sistema, les bateries ja han aconseguit jugar un paper fonamental en el dia a dia. A les tardes i vespres d’hivern i d’estiu les bateries passen a ser una peça clau del mix elèctric, i deixen de tenir un paper merament de “backup”.  I la previsió és que en els anys vinents, aquest valor del 14% de la potència disponible que representen en l’actualitat les bateries quedarà àmpliament superat. En l’actualitat, prop del 46% de tota la potència dels nous projectes que esperen punt de connexió al CAISO incorporen bateries, sigui com a instal·lacions independents o com a projectes híbrids amb renovables. Això dibuixa una tendència inequívoca: en menys de dos anys, l’emmagatzematge a Califòrnia es pot doblar. I si això passa, amb més capacitat per absorbir l’excés solar del migdia i retornar-lo al vespre, la corba de preus encara s’aplanarà més entre les hores de màxima producció fotovoltaica i les hores de màxim consum.

I és que amb les actuals xifres de producció fotovoltaica, malgrat disposar ja d’aquesta capacitat d’acumulació, les dades mostren que el sistema elèctric de Califòrnia encara té un ampli marge per incorporar noves bateries que permetin aprofitar molta més part de la producció solar que es genera en un dia assolellat qualsevol.

El dia a dia operatiu de la xarxa elèctrica californiana

Amb aquest volum de capacitat d’emmagatzematge dins del sistema elèctric, el patró operatiu en un dia “normal” a Califòrnia en l’actualitat es divideix en una seqüència de franges horàries com la següent: 

• A la matinada, aproximadament entre les 0 i les 6 h, no hi ha producció solar i el sistema se sosté principalment en el gas natural, l’energia nuclear, l’energia eòlica, la hidràulica i les importacions d’altres sistemes veïns. Les bateries presents en el sistema elèctric estan pràcticament buides, i només fan alguna aportació entre les 5 i les 6 del matí, per entregar la resta d’energia que els queda al sistema, just abans que comenci la producció solar del dia.

• Al matí, de 6 a 10 h, la producció solar comença a pujar i això permet retallar l’ús del gas i reduir les importacions. És també en aquesta franja quan les bateries comencen a carregar-se, aprofitant l’increment progressiu de generació fotovoltaica.

• Al migdia, entre les 11 i les 17 h, la generació solar acostuma a dominar el mix amb valors que sovint se situen al voltant dels 20 GW i poden superar puntualment els 21 GW en dies assolellats. El gas es manté en mínims tècnics i les bateries absorbeixen diversos GW durant 3–4 hores. En molts moments, la producció fotovoltaica supera la demanda interna i el sistema pot exportar energia a altres estats. Aquesta situació tendeix a fer baixar notablement els preus del mercat, però el creixement del parc d’emmagatzematge ajuda a reduir tant el volum d’exportacions barates com l’abast del curtailment.

En aquest sentit, val la pena destacar les dades d’un altre document publicat pel CAISO, titulat Key Statistics – June 2025, on s’indica que el 12 de juny el sistema CAISO va assolir un rècord d’exportacions netes de fins a 7,38 GW cap als sistemes veïns en plena franja de màxima producció solar.

De manera complementària, una altra publicació del CAISO, el document Monthly Renewables Performance Report – June 2025, assenyala que el màxim de generació solar del mes de juny de 2025 va ser de 21,6 GW al voltant del migdia, un registre que el sistema va assolir el dia 13 segons les estadístiques de l’operador.

Aquests valors il·lustren fins a quin punt la fotovoltaica domina el sistema en hores centrals del dia i com, quan la demanda interna queda saturada, el sistema es veu abocat a exportar grans quantitats d’energia tot i l’actual capacitat d’emmagatzematge de què es disposa al sistema elèctric de Califòrnia.

• A la tarda-vespre, entre les 18 i les 22 h, la producció fotovoltaica cau ràpidament i entren amb més pes el gas i les importacions. La demanda neta, és a dir, la demanda total menys la producció renovable, augmenta, i amb ella, la pressió alcista sobre el preu de l’electricitat. És just en aquesta finestra quan les bateries passen a descarregar de manera intensa l’energia acumulada al migdia, reduint la necessitat de les centrals de gas i suavitzant així la pujada del preu del kWh. Perquè aquesta descàrrega no es concentri només en la primera hora cara i les bateries quedin massa buides per a la resta del vespre, el sistema introdueix condicions sobre quin ha de ser el seu estat de càrrega en cada hora: és el que s’anomena End-of-Hour State of Charge (EOH-SOC), és a dir, un nivell mínim de càrrega que la bateria ha de mantenir al final de cada hora o de certes hores clau. Això obliga, en la pràctica, a repartir la descàrrega al llarg de tota la finestra crítica (per exemple, de 18 a 22 h) i assegura que les bateries continuen aportant energia quan la demanda i els preus són més tensionats, reduint l’ús del gas natural en aquestes hores. En dies punta d’estiu, la descàrrega ha arribat a cobrir aproximadament una quarta part del consum del vespre, amb injeccions de 8–10 GW en les hores crítiques. Un exemple d’això va ser , el 19 de juny de 2025, entre les 19 i les 21 h, on les bateries van ser la principal font d’electricitat del sistema CAISO, aportant energia equivalent a aproximadament el 26% del consum.

• A la nit, a partir de les 22 h, s’acaba l’aportació d’energia de les bateries fins a l’endemà. En aquest moment del dia, el vent sol guanyar-hi pes, la hidràulica proporciona un coixí estable i el gas i la nuclear cobreixen el diferencial restant per garantir el subministrament.

Amb aquest esquema de funcionament horari, les dades del 2024 mostren que, la realitat actual del sistema elèctric californià és que al migdia, entre les 10 i les 13 h, quan la producció solar és abundant i l’electricitat és barata, la càrrega de les bateries arriba a representar de mitjana el 14,7% de tota la demanda del sistema. En canvi, al vespre, entre les 17 i les 21 h, quan el consum creix i els preus tendeixen a enfilar-se, aquestes mateixes bateries descarreguen i aporten de mitjana el 8,6% de l’electricitat consumida en aquella franja. I dins d’aquest període de descàrrega, podem situar el punt àlgid habitualment al voltant de les 19 h, amb uns 5.700 MW d’injecció de mitjana el 2024. En aquest sentit, per posar en context aquesta última dada, cal dir que el 2023 aquesta injecció mitjana a les 19 h era d’uns 2.700 MW. Per tant, en només un any, l’aportació de les bateries al sistema en la franja horària de les 19 h s’ha més que doblat, i això ha permès reduir la punta de potència que han d’aportar les centrals de gas per cobrir la demanda global.

El missatge de fons és senzill, però contundent: quan la fotovoltaica té un pes molt important al sistema, la implantació de bateries esdevé una peça estructural clau, perquè permet aplanar la corba de preus al llarg del dia i reduir la dependència del gas natural en les hores amb menys sol.

Conclusió

En definitiva, el comportament diari del sistema elèctric de Califòrnia és un exemple real que ens mostra què passa quan, en un sistema amb una gran aportació de fotovoltaica, s’introdueixen bateries com a elements estructurals del mix elèctric per tal d’emmagatzemar part de l’energia produïda durant les hores de màxima generació solar i utilitzar-la posteriorment en les primeres hores del vespre, quan comença a créixer la demanda. 

En només uns anys, Califòrnia ha passat de disposar d’uns 500 MW en bateries a tenir, en l’actualitat, una potència total al voltant dels 13.000 MW. El procés de desplegament d’aquests 13.000 MW i la seva integració en l’operació diària han canviat la manera com el sistema cobreix les necessitats de demanda elèctrica en les diferents franges del dia: al migdia, les bateries absorbeixen excedents solars que abans s’haurien d’haver exportat o desaprofitat, i al vespre s’utilitzen per donar resposta a una part significativa de la demanda just quan la producció renovable cau i el sistema és més vulnerable a pics de preu. El patró horari que avui observem a Califòrnia, amb bateries que carreguen quan l’energia és abundant i barata i descarreguen quan la demanda i els preus s’enfilen, és la millor demostració que l’emmagatzematge pot passar de ser un recurs esporàdic a esdevenir una peça estructural del sistema.

Ara bé, cal tenir present que aquest retrat horari és només una part de la història. Per entendre fins a quin punt les bateries han transformat el sistema californià, cal mirar també què passa “a l’altra banda del comptador” i analitzar el paper creixent de l’autoconsum, de les plantes elèctriques virtuals i dels programes digitals que coordinen milers de bateries domèstiques, així com l’impacte conjunt de tot això sobre el preu del kWh. Això és precisament el que serà el fil conductor de la segona part d’aquest article, on s’analitzarà com hi contribueixen al sistema elèctric de Califòrnia l’energia provinent de les bateries de les llars californianes i com tot aquest entramat d’acumulació, tant el provinent de la mateixa xarxa com el de les llars, ha influït en la variació del cost de l’energia a Califòrnia en els darrers cinc anys.