2. almacenamiento en sistemas con generaciÓn distribuida objetivos permitir mayor aprovechamiento...
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2. ALMACENAMIENTO EN SISTEMAS CON GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Objetivos 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
Principales Tecnologías de Equipos Almacenadores
Hidrostática de bombeo (altura de agua)Aire comprimido Baterías electroquímicasBobina magnética superconductoraVolante inercialComo Hidrógeno gaseoso o líquidoCapacitor electroquímicoOtras
Estado de la
tecnología
Capacidades de entrega de
energía
• Calidad de Potencia• Transferencia de potencia• Manejo de la Energía
Hidrostática de bombeo1. Embalse superior2. Dique superior3. Galería de conducción4. Chimenea de
equilibrio5. Tubería forzada6. Casa de máquinas7. Turbogeneradores8. Embalse inferior9. Líneas eléctricas10. Desagüe
2
Central a cielo abierto
Central en caverna
Río Grande, 750 MW, 970 GWh, Los Reyunos, 224 MW, 305 GWh.
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
BateríasElectro-químicas
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
Energía específica Wh/kg
Densidad de energía Wh/l
Almacenamiento como hidrógenoUnidireccional
Reversible
Técnicas de producción de Hidrógeno
Tecnología de producción de hidrógeno
Beneficios Barreras
Electrólisis: descomponiendo agua empleando electricidad
Tecnología bien probada, disponible comercialmente
Compite con el uso directo de la electricidad
Reforming: reformando la estructura molecular de
hidrocarburos
Es bien conocida en gran escala, a partir del gas.
No hay unidades comerciales a pequeña escala. Requiere
gas de alta pureza
Gasificación: a partir de la rotura de hidrocarburos
pesados
Bien conocida a gran escala Unidades pequeñas muy escasas, compite con
combustibles sintéticos a partir de la biomasa
Ciclos termoquímicos, usando calor barato de alta
temperatura
Potencialidad de aplicar en gran escala
Proceso complejo, aún no está disponible comercialmente,
requiere varios años de investigación
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.
Almacenamiento en campos magnéticosLímite 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.
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
Almacenamiento en Volante Inercialpara regulación de voltaje y frecuencia
Unidades de 25kW/h, 100 kWPotencias totales de 1 MW, adicionables hasta 20 MW
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
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.
Almacenamiento en supercapacitores
Comparación de tecnologías de almacenamiento
Sistema híbrido
Interface
Almacenamiento
Solar o eólica
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