Los operadores de redes eléctricas se enfrentan constantemente al reto de equilibrar la oferta y la demanda a medida que aumenta la demanda de energía. Aquí es donde tecnología de almacenamiento de energía para contribuir a la estabilidad y fiabilidad de las redes eléctricas. ¿Cómo funciona este sofisticado sistema de almacenamiento de energía? ¿Cuáles son los componentes de este ESS para redes eléctricas?
Descubrirá mucho sobre la red eléctrica ESS en este artículo, incluidos sus componentes y funcionamiento. También descubrirá cómo los operadores pueden mitigar problemas como las fluctuaciones de tensión, los desequilibrios de frecuencia y los apagones incorporando sistemas de almacenamiento de energía (ESS) a las redes eléctricas. Esto mejora la estabilidad general y aumenta la resistencia de la red frente a imprevistos o catástrofes naturales.
¿Qué son los ESS de red eléctrica?
Un ESS de red eléctrica significa simplemente Sistema de Almacenamiento de Energía de Red Eléctrica. Esta avanzada tecnología combina a la perfección una conexión a la red eléctrica, un sistema de baterías y un inversor/cargador para almacenar eficientemente el excedente de energía cuando la demanda es baja y liberarla en momentos de gran necesidad. También puede proporcionar apoyo a la red, energía de reserva y servicios de reducción de picos.
¿Cuáles son los componentes de un ESS de red eléctrica?
Los componentes clave de un ESS de red eléctrica incluyen baterías, inversores, controladores y sistemas de monitorización que trabajan juntos para optimizar la gestión de la energía. En un sentido amplio, los componentes que conforman un ESS de red eléctrica son:
- Sistema de conversión de potencia (PCS) o inversor: Este componente gestiona las conversiones de CA a CC y de CC a CA, con lo que la energía fluye hacia las baterías para cargarlas o se convierte del almacenamiento en baterías en energía de CA y se inyecta a la red. El PCS también controla la calidad de la energía, la frecuencia y la tensión de la potencia de salida y se comunica con la red y el sistema de gestión de baterías.
- Sistema de baterías: Para esta parte se utilizan varios tipos de baterías, todas ellas con el único objetivo de almacenar energía eléctrica en forma de energía química. En realidad, el sistema de baterías en su conjunto consta de celdas, módulos, bastidores y contenedores. Dependiendo de la aplicación y la tecnología, también tiene diferentes capacidades, voltajes y vidas útiles.
- Sistema de gestión de baterías (BMS): El BMS supervisa y controla las actividades de la batería, incluyendo carga de la batería, equilibrio, salud, temperatura, tensión y corriente. Se conecta con el PCS y el sistema de gestión de energía para proteger la batería frente a sobrecargas, sobredescargas, cortocircuitos y sobrecalentamientos.
- Sistema de gestión de la energía (SGE): Esta parte trabaja para maximizar la eficiencia y rendimiento de la batería del ESS analizando datos y señales del PCS, el BMS, la red y la carga mediante software y algoritmos. Además, el EMS gestiona los modos de carga y descarga del ESS -conectado a la red, aislado de la red e híbrido- y ofrece otras funciones y servicios, como el soporte de tensión, la reducción de picos, la gestión de la frecuencia y la energía de reserva.
¿Qué tipos de baterías se utilizan habitualmente en los ESS de red eléctrica?
Como ya se ha dicho, en los ESS de red eléctrica se emplean varios tipos de baterías. A continuación se indican algunos de los más destacados:
- Baterías de iones de litio (Li-ion): Las baterías de iones de litio (Li-ion) son las más utilizadas para almacenar energía a escala de red. Su extraordinaria combinación de alta densidad energética, eficiencia y ciclo de vida de la batería de su gran atractivo.
- Baterías de plomo-ácido: Las baterías de plomo-ácido, la opción más antigua y barata para el almacenamiento de energía a escala de red, tienen limitaciones en cuanto a la duración del ciclo, la eficiencia y la densidad energética.
- Baterías de flujo redox: Un tipo único de batería que utiliza tanques externos para contener electrolitos líquidos es la llamada batería de flujo redox, que tiene la ventaja de ser escalable. Por otro lado, su escasa densidad energética y eficiencia presentan dificultades.
- Baterías de sodio-azufre: Los electrodos de las baterías de sodio-azufre, que tienen una densidad energética y una eficiencia excepcionales, están hechos de azufre y sodio fundidos. Sin embargo, necesitan altas temperaturas para funcionar, lo que plantea problemas de seguridad.
- Baterías de flujo de zinc-bromo: El zinc y el bromo son los electrolitos líquidos utilizados en las pilas de flujo de zinc-bromo, que tienen una alta densidad energética y un ciclo de vida largo. Pero su uso requiere complicadas bombas y válvulas.
¿Cuál es el mejor tipo de batería para los ESS de red eléctrica?
Las baterías de iones de litio (Li-ion) son ideales y prácticamente el mejor tipo de batería para ESS de red eléctrica entre todas las demás opciones disponibles. Las baterías de iones de litio son superiores a otros tipos de baterías en varios aspectos, entre ellos:
- Alta densidad energética: Las baterías de iones de litio pueden proporcionar mayor potencia durante más tiempo porque pueden almacenar más energía por unidad de peso y volumen.
- Alta eficiencia: Las baterías de iones de litio pueden minimizar las pérdidas de energía y los costes del sistema al convertir un mayor porcentaje de la energía de entrada en energía de salida.
- Larga vida útil: Las baterías de iones de litio pueden tolerar más ciclos de carga y descarga, lo que les permite durar más y necesitar menos sustituciones.
- Gran versatilidad: La versatilidad de las baterías de iones de litio les permite manejar una amplia gama de aplicaciones y situaciones, incluidas las conectadas a la red, las no conectadas a la red y las híbridas, así como proporcionar una variedad de funciones y servicios como el recorte de picos, el control de frecuencia, el soporte de voltaje y la energía de reserva perfecta para el componente EMS en las redes eléctricas ESS.
¿Cómo funcionan los ESS de red eléctrica?
El concepto de ESS de red eléctrica es muy similar al almacenamiento de un producto en un almacén. Pero en este caso, el almacenamiento se realiza en baterías que utilizan diferentes tecnologías para almacenar energía. El principio básico de funcionamiento de la red eléctrica ESS consiste en convertir el exceso de energía en corriente continua mediante el inversor y almacenar esta energía en la batería cuando hay más energía renovable que demanda de carga.
Del mismo modo, el ESS de red eléctrica convierte la energía almacenada en la batería en CA con la parte del inversor y la suministra a la carga o a la red cuando hay menos energía renovable que la demanda de carga. Por último, cuando la red es inestable o está desconectada, el ESS de la red eléctrica puede funcionar en modo isla y suministrar energía de reserva a la carga.
¿Cómo mejoran los ESS la red eléctrica?
Los ESS de red eléctrica mejoran la red de varias maneras, y algunas de ellas son:
- Equilibrio de la oferta y la demanda: El ESS de la red eléctrica absorbe el excedente de energía durante los periodos de baja demanda y lo inyecta de nuevo durante los de alta demanda, reduciendo la necesidad de costosas centrales de pico y mejorando la eficiencia de la red.
- Estabilización de la tensión y la frecuencia de la red: Para preservar la estabilidad de la red y la calidad de la electricidad, los ESS de la red eléctrica prestan servicios auxiliares rápidos y adaptables como el soporte de tensión, la reserva de giro y el control de frecuencia.
- Aumento de la resistencia y fiabilidad de la red: Los ESS de la red eléctrica ayudan a proporcionar energía de reserva en caso de emergencia o pérdida de la red.
- Fomento de la integración de las renovables: El ESS de la red eléctrica impulsa el valor y el uso de las fuentes de energía renovables al mitigar la imprevisibilidad y la fluctuación de la energía solar y eólica.
¿Cómo pueden integrarse los SEE de la red eléctrica con las fuentes de energía renovables?
Hay muchas formas de integrar los SEE de la red eléctrica con las fuentes de energía renovables. La ubicación, la escala y la naturaleza de los SEE de la red eléctrica y de las fuentes de energía renovable son algunas de las variables que afectan a la estrategia. Algunas técnicas típicas de integración son las siguientes:
- Integración detrás del contador (BTM): Se colocan pequeños aerogeneradores o paneles solares en el tejado del cliente junto a equipos generadores de energía, como los ESS de la red eléctrica. El uso de la energía almacenada en horas punta o periodos de precios altos de la red ayuda a los consumidores a ahorrar dinero en sus facturas. También ofrece energía de reserva en caso de fallo de la red.
- Integración en la parte delantera del contador (FTM): La instalación de ESS en la red eléctrica se produce en los lugares esenciales de la red de distribución o transmisión, cerca de la fuente de energía renovable, o a nivel de la red. Ayuda a los operadores de la red a equilibrar la oferta y la demanda de energía absorbiendo o inyectando potencia según sea necesario. También es posible obtener servicios auxiliares como soporte de tensión, control de frecuencia y mejora de la calidad de la energía.
- Integración híbrida: Para formar un sistema híbrido, los ESS de la red eléctrica se combinan con otras tecnologías como turbinas de gas, generadores diésel o volantes de inercia. Esto mejora la eficiencia y fiabilidad de los ESS y la energía renovable. El sistema híbrido puede funcionar conectado a la red, fuera de la red o en modo isla, según el escenario y los objetivos.
¿Qué factores hay que tener en cuenta a la hora de decidir instalar ESS en la red eléctrica?
Aplicación
El objetivo y la función de una ESS de red eléctrica dependen en gran medida de su uso previsto, ya sea para autoconsumo, respaldo o apoyo a la red. El diseño y la configuración de la ESS de red eléctrica, incluida la ubicación, la escala y el tipo de producción renovable que vaya a utilizarse, también dependen de su única aplicación.
Tipo de batería
El tipo de batería utilizado para un ESS de red eléctrica debe tenerse en cuenta a la hora de instalar el sistema. Esto se debe a que influye en el rendimiento en términos de densidad de energía, eficiencia y vida útil, así como en su coste. La tensión, la corriente, la temperatura y el nivel de protección del ESS de red eléctrica vienen determinados por el tipo de batería utilizado.
Código de rejilla
El código de red de la ESS especifica los criterios técnicos y operativos para conectarse a la red e interactuar con ella, como la calidad de la energía, la frecuencia, la tensión y la protección contra el desvío. El código de red también regula los derechos y deberes de las ESS, como el intercambio de datos, la medición y la compensación.
Economía
El análisis económico del SEE evalúa sus costes y ventajas, incluidos el coste de capital, el coste de funcionamiento, el coste de mantenimiento y los ingresos. El análisis económico tiene en cuenta los incentivos y obstáculos del SEE, como subvenciones, tarifas y normativas.
¿Por qué elegir Grevault para la red eléctrica ESS?
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La innovación es otra de las piedras angulares de las operaciones de Grevault. Han desarrollado su propio software de Sistema de Gestión de la Energía (EMS). Este software está diseñado para supervisar y asignar de forma inteligente los recursos almacenados, maximizando así la utilización de los recursos y garantizando el uso más eficiente de la energía.
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