Los sistemas de almacenamiento de energía capturan el excedente de energía durante épocas de alta producción/baja demanda y la almacenan para su uso durante épocas de baja producción/alta demanda. Si bien no es una tecnología nueva, el almacenamiento de energía está ganando terreno rápidamente como forma de proporcionar un suministro estable y constante de energía renovable a la red .
El sistema de almacenamiento de energía de mayor interés para los productores de energía solar fotovoltaica es el sistema de almacenamiento de energía por batería, o BESS. Si bien solo entre el 2% y el 3% de los sistemas de almacenamiento de energía en los EE. UU. son BESS (la mayoría siguen siendo bombas hidráulicas), hay un movimiento cada vez mayor para integrar BESS con las energías renovables.
¿QUÉ ES UN BESS Y CUÁLES SON SUS CARACTERÍSTICAS CLAVE?
En gran medida, los sistemas BESS utilizan baterías de iones de litio para almacenar electricidad . Se pueden utilizar de forma independiente o junto con fuentes de energía renovables.
¿CUÁLES SON LAS PARTES PRINCIPALES DE UN BESS?
Un BESS típico incluye:
Módulos de batería : conectados en serie y en paralelo para obtener la capacidad requerida.
Recinto de almacenamiento con gestión térmica.
Sistema de conversión de energía (PCS): todos los grupos del sistema de batería están conectados a un bus de CC común y un bus de CC adicional extendido al PCS.
Sistema de gestión de batería (BMS) , que monitorea continuamente el voltaje, la temperatura, la advertencia de incendio y el estado de carga (SOC) de la batería. Regula la potencia de carga y descarga en función de la señal de entrada.
Sistema de gestión de energía (EMS) : la lógica de control se ejecuta en el EMS. Proporcionará una señal de entrada al PCS para carga/descarga dependiendo del requisito de la lógica de control.
Un BESS es una fuente de energía y, como cualquier fuente de energía que alimenta la red, debe ser gestionada y controlada.
Hay una variedad de configuraciones disponibles para BESS según la ubicación. BESS se puede utilizar en una configuración independiente, en la que BESS toma electricidad de la red cuando el suministro es alto y la devuelve cuando la demanda es alta. Para los sistemas fotovoltaicos + almacenamiento, se utilizan cuatro tipos de configuraciones.
INDEPENDIENTE
En esto, tanto los sistemas fotovoltaicos como los de almacenamiento no están ubicados físicamente en el mismo lugar y no comparten componentes ni estrategias de control comunes. Al ser independiente, el almacenamiento responde a las condiciones generales de la red para proporcionar capacidad máxima, trasladar la energía de los períodos de menor actividad a los de mayor actividad y proporcionar servicios auxiliares. Aunque el almacenamiento podría cargarse con energía fotovoltaica, sólo lo haría cuando las condiciones de la red hicieran que fuera una opción económica.
ACOPLADO CC (CARGA FLEXIBLE)
En este caso, la energía fotovoltaica y el almacenamiento están acoplados en el lado de CC de un inversor compartido. El inversor utilizado es un inversor bidireccional que facilita el almacenamiento para cargar tanto desde red como desde fotovoltaica.
ACOPLADO CC (CARGA SOLAMENTE FV)
Esta configuración es similar a la de CC acoplada, pero el almacenamiento se puede cargar únicamente con energía fotovoltaica, no con electricidad de la red. Esto también se conoce como configuración DC estrechamente acoplada.
AC ACOPLADO
En este caso, la energía fotovoltaica y el almacenamiento se ubican conjuntamente con dos inversores separados. BESS se carga convirtiendo la electricidad fotovoltaica de CC a CA y luego de nuevo a CC en el inversor BESS para que BESS la almacene. Dado que no hay componentes compartidos, el acumulador puede funcionar independientemente de la instalación fotovoltaica.
Las configuraciones acopladas de CA se usan típicamente para sistemas fotovoltaicos existentes, porque es más fácil simplemente agregar un segundo inversor, agregar un BESS y luego usar los circuitos existentes para integrar el BESS en eso. Los sistemas acoplados en CC son más comunes para nuevas instalaciones fotovoltaicas + almacenamiento.
¿CÓMO SE CLASIFICAN TÍPICAMENTE LAS APLICACIONES DE BATERÍA?
Las aplicaciones de baterías generalmente se clasifican según la energía y la potencia.
Las interacciones con el suministro de energía ocurren en una escala de tiempo más lenta, donde se suministran o extraen grandes cantidades de energía de la red. Éstas se denominan aplicaciones de "energía". Estas aplicaciones incluyen el arbitraje de energía y el cambio de tiempo de energía. Dado que la respuesta energética generalmente tiene una profundidad de descarga más profunda de manera constante, estas aplicaciones tienen una curva de degradación más pronunciada para algunas químicas.
Las aplicaciones de energía normalmente ocurren en una escala de tiempo mucho más rápida y se emplean para respaldar el control en tiempo real de la red eléctrica. Las aplicaciones de energía incluyen respuesta de frecuencia, rampa de carga y soporte de voltaje.
Cada BESS tiene una capacidad de energía nominal medida en kilovatios-hora (kWh) o megavatios-hora (MWh), así como una capacidad de energía nominal medida en kilovatios (kW) o megavatios (MW). La mayoría de los fabricantes de BESS también proporcionan profundidad de descarga (DOD), que indica el porcentaje de la batería que se ha descargado en relación con la capacidad total de la batería. Mantenerse dentro del DOD máximo recomendado es importante para un rendimiento y una vida útil óptimos de la batería.
Por ejemplo, si el fabricante de una batería de 100 kWh recomienda una DOD máxima del 80 por ciento, no debe utilizar más de 80 kWh de la batería sin recargarla.
Estas clasificaciones, la estructura química interna de la propia batería, la frecuencia del ciclo y el estado de la batería desempeñan un papel fundamental a la hora de determinar si un BESS es adecuado para una aplicación específica. Para aplicaciones de energía, deberá prestar atención a parámetros diferentes a los que prestaría al utilizar un sistema BESS para aplicaciones de energía.
