2. ALMACENAMIENTO EN SISTEMAS CON GENERACIÓN DISTRIBUIDA Objetivos

1. 2. ALMACENAMIENTO EN SISTEMAS CON GENERACIÓN DISTRIBUIDAObjetivos • Permitir mayor aprovechamiento de las fuentes renovables de energía • Mejorar la capacidad de transmisión • Diferir las inversiones en transmisión y distribución • Eleva la estabilidad de tensión y de frecuencia • Permitir seguimiento de la carga • Obtención de créditos ambientales • Negocios de compra/venta • Reducción de costos de pérdidas • Reduce cargos por congestión • Mejorar la calidad de potencia • Aumentar la confiabilidad

2. Principales Tecnologías de Equipos Almacenadores • Hidrostática de bombeo (altura de agua) • Aire comprimido • Baterías electroquímicas • Bobina magnética superconductora • Volante inercial • Como Hidrógeno gaseoso o líquido • Capacitor electroquímico • Otras

3. Estado de la tecnología

4. Capacidades de entrega de energía • Calidad de Potencia • Transferencia de potencia • Manejo de la Energía

5. Embalse superior • Dique superior • Galería de conducción • Chimenea de equilibrio • Tubería forzada • Casa de máquinas • Turbogeneradores • Embalse inferior • Líneas eléctricas • Desagüe Hidrostática de bombeo 2 Central a cielo abierto Central en caverna Río Grande, 750 MW, 970 GWh, Los Reyunos, 224 MW, 305 GWh.

6. Almacenamiento en aire comprimido • Al comprimir muy lentamente 1,0 m3 de aire a temperatura ambiente, dentro de una botella de 1 litro a 200 bares ( ≈ 200 atmósferas), se almacenan 583 kJ (0,16 kWh) de energía potencial. • Rango de potencias disponibles 35 a 350 MW • Tecnología competitiva con turbinas y ciclos combinados • Costos del orden de 300 a 500 USD/kW

7. Electroquímica Voltaje Características Plomo-ácido 2,0 Menor costo Níquel-cadmio 1,2 Con efecto memoria Níquel hidruro metálico 1,2 Sensible a la temperatura Litio – ión 3,4 Segura, sin litio metálico Litio – polímero 3,0 Con litio metálico Zinc – aire 1,2 Requiere buen manejo del aire BateríasElectro-químicas Densidad de energía Wh/l Energía específicaWh/kg

8. Almacenamiento como hidrógeno Unidireccional Reversible

9. Técnicas de producción de Hidrógeno

10. Almacenamiento en campos magnéticos • La superconductividad fue descubierta en 1911, siendo reconocida recién en 1950 a través de un Premio Novel, en 1966 se realizaron las primeras aplicaciones prácticas, apareciendo las primeras máquinas en la década del 1980. • Primeros diseños se instalaron en la década del 1990. • Equipo compuesto de bobina semiconductora de niobio-titanio, refrigerada por helio líquido, a 4,2 ºK. Características nominales: 2,1 MJ, 800 V, 1.000 A, responde en 4 ms, 4,1 H, 4,5 T, 800 kW max., 200 kW prom. 8 s, 600 mm alto, 760 mm diámetro.

11. Almacenamiento en campos magnéticos Límite actual 5 MJ Ejemplo comercial: 4,3 H, 2,15 MJ, 800 kVA, 1s. Montaje sobre container 48 pies o 14,6 m, y 55.000 libras o 25.000 kg.

12. Ventajas de uso y tipos de almacenadores inerciales (moto – generadores) Ventajas: Evita uso de baterías Aísla a la carga de la alimentación Interrumpe el camino para armónicas e interferencias Permite uso de nuevas referencias de tierra Amplio rango de potencias disponibles: 5 a 300 kVA Convencionales o solo inerciales: entregan potencia desde 100 % hasta 90 % de ns, respaldan carga de 10 a 20 s (tolerancia en frecuencia) De polos escritos o excitación electrónica: entregan potencia desde 100 % hasta 30 % de ns, respaldan carga de 15 a 45 s

13. Almacenamiento en Volante Inercialpara regulación de voltaje y frecuencia Unidades de 25kW/h, 100 kW Potencias totales de 1 MW, adicionables hasta 20 MW

14. Aplicaciones del almacenamiento en volante inercial • Mitigación del efecto del paso de una nube sobre las celdas fotovoltaicas. • Atenuación de las variaciones de la energía eólica, brindando un colchón entre las rápidas variaciones del viento y las lentas de los generadores convencionales y de las cargas • Optimiza el consumo y emisión de los generadores de combustión interna frente a variaciones de generación y carga • Estabiliza a la generación distribuida frente a variaciones de carga • Soporta los picos de carga de corta duración • Actúa como soporte a la respuesta de reserva de frecuencia • Soporte del sistema de transporte ferroviario, subterráneo o tranviario. • Funcionamiento como UPS • Soporte de potencia reactiva

15. Almacenamiento en capacitores electroquímicos • Los capacitores electroquímicos almacenan energía en las dos unidades en serie, de doble capa, formadas entre los electrodos y los iones del electrolito. • La distancia sobre la cual se produce la separación de la carga, es de solo unos pocos ángstrom. • La capacidad y la densidad de energía de estos dispositivos, son miles de veces superiores a los capacitores electrolíticos. • Usualmente los electrodos se construyen de carbón poroso. • El electrolito es acuoso u orgánico. El tipo acuoso posee menor densidad de energía, pero es de menor costo y trabaja en un mayor rango de temperaturas. • El capacitor asimétrico, que emplea metal para uno de los electrodos, tiene mayor densidad de energía y menor corriente de fuga. • En comparación con las baterías de plomo-ácido, poseen menor densidad de energía, pero pueden ser ciclados decenas de miles de veces, y pueden cargarse y descargarse mucho más rápidamente. • Los capacitores de pequeño tamaño, están tecnológicamente maduros, las unidades mayores con densidades de 20 kWh/m3, están aún en desarrollo.

16. Almacenamiento en supercapacitores

18. Comparación de tecnologías de almacenamiento

19. Sistema híbrido Solar o eólica Interface Almacenamiento