01 agosto 2010

Tecnologías y aplicaciones del almacenamiento de energía en generación de energías renovables (I)


En un artículo anterior hemos hablado en detalle de las posibilidades del almacenamiento de energía (ver El papel del almacenamiento de energía con generación de electricidad a partir de fuentes renovables). En esta sección proporcionamos una breve revisión de las tecnologías de almacenamiento disponibles actualmente comercializadas.


La elección de un dispositivo de energía depende de la aplicación, tanto en redes como en renovables; y estas aplicaciones están en gran medida determinadas por la longitud de la descarga. Las aplicaciones de almacenamiento de energía a menudo se dividen en tres categorías, basadas en la longitud de la descarga. Las tres aplicaciones de almacenamiento de energía comúnmente indicadas se encuentran en tres categorías:
  • Calidad de la energía: Las aplicaciones son estabilidad de transitorios y regulación de frecuencia. El tiempo de descarga requerido es de segundos a minutos.
  • Energía de puente: (Bridging Power): Reservas de contingencia. El tiempo de descarga requerido es de minutos a una hora.
  • Gestión de la energía: Nivelación de la carga o capacidad firme. El tiempo de descarga es de horas.
Las primeras categorías corresponden a servicios auxiliares, pero no requieren descarga continua en periodos de tiempo extensos. En casos de aplicaciones con energías renovables pueden requerirse tiempos de descarga de alrededor de una hora para que los generadores térmicos de arranque rápido entren online en respuesta a errores. Bridging power típicamente se refiere típicamente a la capacidad de un dispositivo de almacenamiento para puentear el hueco de una fuente de energía a otra.

La tercera categoría (gestión de la energía) corresponde a flexibilidad de energía, o a la capacidad de cambiar la energía en periodos de horas o más.

En la siguiente figura mostramos la aplicación y las tecnologías de almacenaje según potencias nominales y tiempo de descarga.


Debe notarse que este diagrama no incluye almacenamiento térmico, que cubriría un rango que iría de unos pocos kW para el almacenaje de energía térmica en edificios a más de 100 MW en plantas CSP, con tiempo de descarga que van de minutos a varias horas.

Cuando se considera el rendimiento técnico o los costes de almacenaje de energía, hay numerosas advertencias a considerar. Los primero es la madurez técnica y comercial de la tecnología de almacenaje. Hasta 2009, sólo cuatro tecnologías (baterías de sulfuro de sodio, bombeo hidroeléctrico, aire comprimido o CAEs y almacenamiento térmico) tenían una capacidad instalada que a nivel mundial excedía los 100 MW. Existe un mercado potencial para otras tecnologías pero es difícil valorarlo dado que el despliegue es limitado hasta la fecha. Esto nos lleva a considerar que si bien hay un mercado potencial para cualquier tecnología de almacenaje; resulta difícil valorar el estado de cualquier tecnología individual dado su limitado despliegue hasta la fecha. Esto nos lleva a considerar algunas incertidumbres en dos de los principales indicadores de rendimiento para los dispositivos de energía: eficiencia y coste. Algunas advertencias que deben considerarse cuando se contemple el almacenamiento de energía incluyen:

Eficiencia

1) La medida de eficiencia de un dispositivo de electricidad en la red es la relación kWhout/kWhin en AC. Sin embargo, esto no siempre se informa por el fabricante, especialmente por dispositivos que almacenan energía DC tales como baterías y condensadores. En algunos casos, se informa la eficiencia DC-DC, y deben considerarse las pérdidas adicionales en eficiencias de conversión de energía si el dispositivo se proporciona para aplicaciones en la red.

2) Las eficiencias informadas pueden no incluir cargas parásitas. Estas cargas parásitas pueden variar considerablemente dependiendo del uso, clima, y longitud de cada ciclo de almacenamiento.

Costes

1) Los precios de las tecnologías emergentes pueden ser muy altos si no se hace una producción en masa. Incluso en tecnologías maduras como PHS y CAES los costes pueden ser inciertos.

2) Como con las tecnologías de generación, ocurren grandes variaciones de precios de año en año debido a los precios de las materias primas y la economía global.

3) Las tecnologías de almacenaje ofrecen diferentes clases de servicios y están comprendidas por un componente de energía y otro de potencia. El coste total de un dispositivo de almacenaje incluye ambos componentes, con los límites de la aplicación objetivo. Como resultado, una comparación directa de un dispositivo PHS con un volante de inercia, por ejemplo, tiene un valor limitado.

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