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PRESENTACIÓN V CONGRESO CIER: ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA - OPORTUNIDADES Y TECNOLOGÍAS - ACTUALIDAD Y PROYECCIONES EN AMÉRICA LATINA.

 

Estamos siendo afortunados testigos y actores de transformaciones y desarrollos energéticos novedosos e inimaginables hasta hace poco.

 

El almacenamiento surge paralelo y como complemento de áreas tales como las redes inteligentes, la eficiencia energética, las energías limpias, captura y almacenamiento

de CO2, fuentes renovables convencionales y no convencionales, y la integración de energías, entre otras.

 

El almacenamiento  de energía en formas primitivas, se ha practicado desde épocas remotas, pero es en años recientes que ha experimentado desarrollos importantes y acelerados.

Básicamente el almacenamiento de energía busca que su utilización no se condicione a ser usada en el mismo momento que es generada, significa el desacoplamiento entre la generación y la demanda. Es en este punto que se requieren las tecnologías que permitan guardar la energía, que aunque estando disponible, no se requiera su uso inmediato, y se pueda usar posteriormente.

 

Las tecnologías de almacenamiento compiten en su empeño por lograr la aceptación de los usuarios, de los generadores, entidades y organismos que reglamentan su aplicación, autoridades ambientales, analistas de riesgos, y organismos de apoyo y financiación entre otros.

 

La competencia a pesar de ser benéfica, no siempre conduce al logro de los resultados óptimos, y no es de extrañar que en este largo camino por recorrer se requieren correctivos de fondo y variantes.

 

DEFINICIÓN:

 

 

Almacenamiento de Energía: Conjunto de métodos y tecnologías usadas para guardar diferentes formas de energía.

 

Instalación Almacenadora de Energía: Sitio o facilidad que recibe energía con el objetivo de almacenarla en forma eléctrica, química, electroquímica, mecánica, o térmica, y haciéndola posteriormente disponible de nuevo para su uso.

 

MARCO HISTÓRICO:

 

El almacenamiento de energía ha existido desde la antigüedad en forma primitiva, ejemplo el almacenamiento de piedras y troncos en lugares elevados de las fortalezas para luego dejarlos caer sobre los enemigos. Otro ejemplo, el desvío controlado de cauces de agua hacia molinos de cereales. A principios del siglo XIX con el surgimiento de la electricidad y el renacimiento en Europa surgieron científicos como Volta y Galvani que lanzaron sus teorías, experimentos y tecnologías de pilas. Gastón Plante (1859) desarrolla la batería de Plomo-Ácido. Leclanché (1866) inventa la pila seca. Edison (1900) desarrolla la batería Niquel-Hierro y Jugner la de Niquel-Cadmio. Sony (1970) introduce la batería de Litio y en 1990 comercializa la Litio-ion. Universidades y centros de investigación aportan a los desarrollos. Centros de desarrollos privados se unen a las investigaciones. Con el siglo XXI surgen tecnologías aplicables a la movilidad eléctrica y al almacenamiento que permite la integración de energías renovables. En forma paralela surgieron los embalses y presas para almacenar agua y liberar luego su energía potencial en centrales hidroeléctricas combinadas con bombeo.

 

A finales del siglo XX en los años 70, con la crisis energética se establecen las bases de  tecnologías que evolucionan actualmente. Los químicos combustibles refinados y petroquímicos han sido el medio de almacenamiento dominante en generación eléctrica y transporte.

 

La energía eléctrica no permite su almacenamiento como tal, requiriendo su transformación a otras formas de energía. La importancia actual de la energía distribuida, junto con el auge de las energías renovables especialmente solar y eólica, se complementan con el almacenamiento de energía para conformar un suministro de energía suficiente, sostenible, y de calidad

 

INTRODUCCIÓN:

  • El almacenamiento de energía ofrece soluciones reales

  • SOFISMA: “La electricidad se debe producir cuando se necesita y se debe usar una vez que se produce”

  • El almacenamiento de energía valoriza los equipos existentes al suministrar mayor flexibilidad y más opciones.

  • El almacenamiento de energía NO es la panacea o solución genérica

  • La operación normal de tecnologías convencionales propaga las ineficiencias inherentes en la industria y demandan altas inversiones.

  • El almacenamiento de energía rompe el enlace rígido entre la producción de energía y la demanda.

  • Consecuencias del almacenamiento de energía:

    • Se mejora la baja utilización de generación, transmisión, y distribución.

    • Se alivia la congestión en medios de transmisión.

    • Se facilita el uso de tecnologías renovables.

    • Previene o reduce pérdidas a usuarios finales.

 

REALIDADES DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

  1. Es un “Sumidero” que absorbe energía de la generación, optimizando su utilización.

  2. Absorbe fluctuaciones rápidas (surges) lo cual ayuda a mantener la estabilidad

  3. Regula la utilización de la energía en picos y valles de la curva de demanda, ajustando rata de producción y compras de energía. Reduce rampas de carga y optimiza generación y transmisión.

El almacenamiento de energía ha existido en forma de: hidroeléctricas reversibles con bombeo (Pumped-Hydroelectric Storage: PHS), UPS, y Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías tradicionales (BSS)

 

EFICIENCIA: Se mejora la operación y utilización de la Generación y Transmisión.

CONFIABILIDAD: Reduce fluctuaciones normales y anormales.

SEGURIDAD: Se sortean interrupciones de corta duración de la red evitando que se conviertan en problemas a gran escala.

 

PLANTAS A CARBÓN

 

Los sistemas de almacenamiento pueden aumentar la utilización de la planta que actúa como sumidero (sink) durante los períodos fuera de horas pico. La utilización de plantas térmicas con combustible fósil y Ciclos Combinados en el seguimiento de la carga resulta en elevados costos de operación y mantenimiento por desgaste acelerado, salidas forzadas frecuentes, ratas calóricas (Heat Rate) elevadas, y acortamiento de vida útil. El almacenamiento evita sacar unidades de servicio y reduce desgastesacumulativos por arranques.

 

TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN

 

Los sistemas de Transmisión y Distribución se sobredimensionan para garantizar el suministro en el momento que se requiera con subutilización gran parte del tiempo. Posteriores cambios y regulaciones favorecieron el área de generación, permaneciendo la transmisión en desventaja. La demanda aumentó pero la inversión en transmisión se retrasó resultando en congestión en los periodos de carga pico y efectos sobre la estabilidad del sistema y calidad de la potencia.

 

Los proyectos de almacenamiento pueden contribuir a un mejor aprovechamiento de lo existente, aliviar problemas de transmisión y estabilidad,  y posponer o evitar reformas en transmisión y distribución. Algunos proyectos de almacenamiento de energía, interconectados a sistemas de transmisión, no se pueden explotar a su máxima capacidad debido a insuficiente capacidad de transmisión.

 

SERVICIOS AUXILIARES

 

Tales como: regulación de frecuencia, control de voltaje, y reserva para contingencias, pueden mejorar estabilidad y confiabilidad. Los sistemas de almacenamiento participan en los servicios auxiliares y garantizan rápida respuesta ante variaciones bruscas en los flujos de potencia. Sistemas de almacenamiento de buen tamaño pueden participar en seguimiento de carga y otros servicios de largo término. Sistemas pequeños pueden ayudar al soporte de la estabilidad. Estos sistemas se aplican en sitios estratégicos suministrando balance rápido de energía y control de voltaje. Sistemas del orden de MW pueden participar en regulación de frecuencia.

 

CALIDAD DE POTENCIA

 

La mayoría de disturbios que afectan  calidad del servicio son de corta duración. Según EPRI 98% duran menos de 30 segundos, 90% menos de 2 segundos. Muchas industrias y sectores comerciales usan tecnologías de almacenamiento para proteger cargas críticas. El uso de UPS protege contra potenciales daños por fluctuaciones y salidas de servicio y permiten poner en línea un generador de emergencia o efectuar transferencia a un circuito alterno de respaldo.

 

COSTOS DE ENERGÍA

 

Una forma de atender cargas de operación cíclica como las de enfriamiento o procesos de producción por lotes,es almacenar energía de más  bajo costo durante la noche, para usarla en periodos de demanda pico del día siguiente. En el caso de cargas de enfriamiento, las reducciones en costos pueden ser del 50% sobre el costo total de enfriamiento. Cuando se integran facilidades de almacenamiento de energía al diseño de edificios o construcciones, se pueden obtener reducciones en costos entre 40% y 60% y tiempos de amortización  de 1 a 3 años. Adicionalmente la fuente de suministro se beneficia porque las aplicaciones de almacenamiento suavizan la curva de demanda reduciendo fluctuaciones bruscas (Power swings).

 

Para ver la presentación completa puede dar click aquí

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