La energía eléctrica producida a partir de recursos renovables es muy cambiante, ya que depende en su totalidad de distintos fenómenos atmosféricos. La intensidad de la luz solar, la cantidad de viento o el movimiento de las olas del mar están fuera de todo control humano. Es por ello que, debido al auge del uso de energía limpia, también ha aumentado la necesidad de crear formas de almacenamiento de energía eléctrica más eficientes.
Actualmente se han desarrollado diversos sistemas de almacenamiento que permiten proporcionar electricidad en todo momento. Para conocer más acerca de estos, en el siguiente artículo se explican sus características y aplicaciones.
¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía eléctrica?
Se trata de un conjunto de tecnologías que tienen la capacidad de captar, almacenar y/o distribuir electricidad en el momento en que sea requerida. Estos sistemas entran en funcionamiento en los momentos que el usuario lo requiera ya sea en horarios pre-establecidos, o en el momento en que el sitio sufra un apagón.
Sin duda, son un gran complemento en el empleo de la energía eléctrica proveniente de recursos naturales. Su utilización trae consigo grandes ventajas:
- Ayudan a garantizar un flujo constante de energía.
- Disminuyen la dependencia de fuentes de energía no renovables.
- Es una gran opción para disminuir los costos relacionados con los servicios eléctricos convencionales.
- Reducen pérdidas de energía durante la transmisión y distribución.
Tipos de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica
En la actualidad existen diversos sistemas de almacenamiento eléctrico, cada uno de ellos con características y usos específicos. Los más comunes son los siguientes.
Baterías
Estos sistemas están conformados por un conjunto de baterías que aprovechan las reacciones electroquímicas para acumular y distribuir electricidad. Existen diferentes tipos dependiendo de sus componentes: baterías de ion litio, baterías de plomo-ácido, de flujo redox o de sodio azufre.
Almacenamiento por bombeo hidroeléctrico
Es un sistema muy utilizado cuando se requiere almacenamiento a gran escala. Consiste en bombear agua a una altura elevada cuando la demanda eléctrica es baja y liberarla para generar energía cuando el consumo se eleva.
Volantes de inercia
Almacenan electricidad a través de la energía cinética que genera la rotación de un disco a alta velocidad. Son muy útiles cuando se requiere alta potencia y poca duración.
Almacenamiento térmico
Consiste en calentar un medio para generar electricidad mediante turbinas. Dicho medio puede ser agua, roca o sales fundidas. Es altamente empleado en plantas solares termoeléctricas.
BESS: nuevo sistema de almacenamiento de energía eléctrica en baterías
Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) son una tecnología que funciona principalmente a base de baterías ion-litio. Este tipo de sistemas destacan por su gran versatilidad, ya que pueden almacenar energía de diversas fuentes para su uso posterior en baterías recargables. Por esta misma razón, se pueden emplear como una fuente independiente o como apoyo cuando se utiliza energía renovable.
Componentes que conforman el BESS
Estas son las partes que constituyen este tipo de sistemas:
- Módulos de baterías: conjuntos de baterías individuales que transforman la energía química en energía eléctrica. Estas forman módulos que están conectados en paralelo o en serie para alcanzar la capacidad que necesita el sistema.
- Gestión de batería: sistema encargado de monitorear los parámetros con los que funciona el BESS. De esta forma, se protege a las baterías de reacciones químicas o incendios que se puedan generar.
- Sistema de conversión de potencia (PCS): su función es convertir la corriente directa en corriente alterna o viceversa.
- Sistema de gestión de energía: se ocupa de que tanto el sistema de gestión de batería como el de conversión funcionen de manera coordinada. En otras palabras, actúa como el cerebro del sistema, ya que proporciona las señales adecuadas de acuerdo a la programación.
¿Cómo funcionan los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica?
La función principal de estos sistemas es captar la energía eléctrica disponible para resguardarla y liberarla en el momento que se requiere. La forma en la que llevan a cabo el trabajo depende mucho del tipo de tecnología que se esté empleando, aunque todos siguen un proceso muy similar:
- Programación: Los BESS permiten la programación inteligente de cuándo almacenar o liberar energía, implementando estrategias como Peak Shaving y Load Shifting. En Peak Shaving, el sistema se programa para descargar energía almacenada durante picos de demanda, evitando altos costos. En Load Shifting, el BESS almacena energía en momentos de baja demanda o tarifas económicas y la libera cuando la demanda y los costos aumentan, optimizando la eficiencia energética.
- Captura de energía: El BESS captura energía de diversas fuentes, como la red eléctrica, sistemas de energía renovable (solar, eólica) o generadores. Esta energía se convierte en electricidad y se dirige al almacenamiento del sistema. Los controladores del BESS gestionan esta captura de manera óptima, asegurando que el sistema absorba energía cuando esté disponible a costos bajos o cuando la producción de renovables sea abundante.
- Proceso de carga: Durante la carga, la energía capturada se convierte en corriente directa (DC) y es almacenada en las baterías del sistema. Los controladores de carga ajustan el flujo de energía para evitar sobrecargas, protegiendo así la vida útil de las baterías. Este proceso se puede ajustar según la programación establecida, permitiendo cargar el sistema en horarios donde el costo de la electricidad es menor.
- Proceso de descarga: En el proceso de descarga, el BESS convierte la energía almacenada de corriente directa (DC) a corriente alterna (AC), que es utilizada por los equipos eléctricos. La descarga se realiza en función de la demanda programada o en momentos críticos para proporcionar una fuente confiable de energía, ya sea para reducir picos de consumo o para suministrar energía durante interrupciones en la red.
Este funcionamiento coordinado permite que los BESS ofrezcan beneficios económicos y operativos, optimizando el uso de energía.
Características de los BESS
Los sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías tienen características muy particulares que ofrecen grandes ventajas a los usuarios finales. A continuación, se describen las más importantes:
- Flexibilidad: los sistemas BESS poseen la capacidad de adaptarse a todo tipo de instalaciones eléctricas. De hecho, su uso se extiende desde los hogares hasta las grandes industrias. Además, se pueden combinar con el sistema eléctrico convencional.
- Respuesta rápida: su capacidad de respuesta en milisegundos los hace una excelente opción para estabilizar la red en los momentos en los que se presenten intermitencias.
- Eficiencia energética: la eficiencia de la batería de iones litio llega hasta un 85 %. Por esta razón, son una gran alternativa para almacenar energía a corto plazo.
- Combinación con energías renovables: cuando se está utilizando una red eléctrica de una fuente renovable, es esencial mantenerla estable. Los sistemas BESS ayudan a regular el flujo de este tipo de energías.
- Modularidad: pueden añadirse más módulos y baterías en caso de requerir una mayor capacidad de almacenamiento.
- Vida útil: en promedio, este tipo de sistemas tienen una duración de entre 10 y 15 años. Es importante mencionar que este rango depende de varios factores, como el material de la batería, los ciclos de carga o las condiciones de operación.
- Tecnología integrada: los BESS no solo están conformados por baterías, también incluyen sistemas que gestionan parámetros como temperatura, voltaje o tiempo de carga.
- Costos: aunque el costo de instalación puede ser un poco elevado, los avances tecnológicos y el reciclaje de materiales han permitido reducirlo, una tendencia que seguirá en los próximos años.
Aplicaciones de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica
Los sistemas de almacenamiento eléctrico tienen diversas aplicaciones. Además de permitir la estabilidad de la red y servir como apoyo para implementar energía renovable, existen otros sectores que pueden beneficiarse con su uso:
- Industria manufacturera: Las industrias se ven en la necesidad de buscar alternativas de solución para nivelar los picos de consumos en estos horarios, los sistemas BESS (Battery Energy Storage System) que están conformados por un conjunto de baterías en la cual se almacena la energía y luego es despachada en el momento más conveniente por la industria, se perfila como la mejor alternativa de solución para el sector industrial.
- Vehículos eléctricos: existen baterías que pueden instalarse en los vehículos. Además, algunas están diseñadas para devolver energía a la red cuando no se están utilizando.
- Reducción de emisiones de carbono: al contar con sistemas de almacenamiento de energía, se reduce la dependencia de la red eléctrica convencional. Esto ayuda a la reducción de la huella ambiental causada por el uso de combustible fósil.
- Edificios inteligentes: esta tecnología puede implementarse para descifrar patrones de consumo y distribuir la energía de una forma mucho más eficiente.
- Reducción de costos: no solamente en el consumo de energía, pues una empresa puede verse beneficiada de forma considerable gracias a la reducción de paros operativos.
¿Y cómo se integra este sistema con las soluciones ya existentes de Industronic?
Industronic cuenta con un amplio catálogo de productos que pueden complementarse para ofrecer soluciones adecuadas a sus clientes.
La tecnología de los UPS combinada con los BESS es una gran opción para la industria cuyo objetivo principal es la continuidad operativa. Por un lado, los UPS suministran potencia inmediata para que continúen funcionando. Por otro lado, con los sistemas BESS se asegura que la electricidad sea suministrada en tiempos más prolongados en aplicaciones más robustas.
Otra ventaja de la implementación de ambas tecnologías es la eficiencia de la energía y reducción de costos. Mientras que los BESS almacenan o distribuyen energía en los momentos en que el usuario lo requiera, los UPS protegen a los equipos de las variaciones de voltaje y ofrecen un tiempo de respuesta inmediato ante cortes de energía. Lo anterior asegura un mejor uso de la energía, al mismo tiempo que se reducen los costos por consumo eléctrico.
