Descarbonización con soluciones de almacenamiento de energía
La transición a las energías renovables se considera un paso vital en el proceso de descarbonización. Sin embargo, las energías renovables nos ofrecen un suministro intermitente, muy diferente de la naturaleza ininterrumpida del suministro de origen fósil. Por lo tanto, para lograr una transición exitosa, debemos superar el reto que supone equilibrar la oferta y la demanda. Cuando obtenemos energía de fuentes renovables, los picos y los valles en la generación de energía difieren mucho del patrón de consumo.
Las soluciones de almacenamiento de energía fomentan el uso de las energías renovables
Necesitamos almacenamiento de energía para cerrar la brecha entre los distintos niveles de suministro y demanda de energía en cada momento del día. Por ejemplo, a mediodía, la producción de energía solar fotovoltaica está en su pico, mientras que por la noche no hay ninguna. La curva de consumo de energía puede ser diametralmente opuesta: el pico de demanda se produce por la noche y temprano por la mañana, mientras que la demanda es baja al mediodía.
Cuando entendemos que el almacenamiento de energía es clave para permitir que el suministro se adapte al consumo, es un pequeño paso para darse cuenta de su importancia a la hora de alcanzar nuestros objetivos climáticos. Para lograr una descarbonización adecuada, es vital que la sociedad dé el paso gigantesco de implementar el almacenamiento de energía a escala de varios gigavatios. Solo este volumen de almacenamiento es capaz de permitir que una red basada en energías renovables proporcione un suministro lo suficientemente fiable como para igualar la estabilidad de una red tradicional basada en combustibles fósiles.
Cómo garantizar un suministro de red estable y fiable al integrar fuentes de energía renovables
En Danfoss Drives, nos comprometemos a apoyar la transición ecológica. Uno de los principales retos para nuestros clientes es gestionar la integración de diferentes generadores de energía y sistemas de almacenamiento en una única red. Esto puede provocar problemas de calidad de la energía e inestabilidad de la red. Por eso, en Danfoss Drives ofrecemos convertidores de potencia eficientes para evitar las inconsistencias y garantizar un suministro estable y fiable a la red.
La tecnología de Danfoss ha demostrado ser un facilitador para mantener un suministro eléctrico constante y soluciones compatibles con la red. Suministramos una amplia gama de productos para respaldar su oferta de almacenamiento de energía. Danfoss ofrece soluciones de conversión de energía compatibles con la red con una eficiencia energética impresionante, diseñadas específicamente para su uso en soluciones de almacenamiento de energía.
Con una baja distorsión armónica, un factor de potencia ajustable y otras características adecuadas para la red, el soporte de las soluciones de Danfoss garantiza que el suministro eléctrico sea competitivo y compatible con la red. Su larga experiencia en el campo de la conversión de energía para soluciones de almacenamiento de energía, combinada con una posición de liderazgo en el mundo, significa que Danfoss es su socio ideal a la hora de invertir en tecnología de almacenamiento de energía.
¿Desea obtener más información sobre cómo las soluciones de conversión de energía de Danfoss pueden ayudarle a garantizar la estabilidad y el cumplimiento de la red, a la vez que reducen la inversión de capital?
Soporte de red
Aguas arriba del contador y aguas abajo del contador
En un mercado energético tradicional, la red eléctrica consta de dos actores. El primer actor es el único propietario y gestor de la planta de generación de energía y la red de transmisión.
El segundo actor es el consumidor, una fábrica o el propietario de una vivienda que cuenta con una microrred local en sus propias instalaciones.
La división entre los dos se produce en el contador de energía. Delante del contador (FTM) se encuentran el generador y el transmisor. Detrás del contador (BTM) está el consumidor.
Sin embargo, el mercado energético ha evolucionado rápidamente desde la década de 1990 y, hoy en día, muchos países disponen de un mercado energético liberalizado.
En un mercado liberalizado, las empresas independientes son propietarias de la red de producción y transmisión de energía, respectivamente. FTM se divide en dos grupos de actores: el operador de red, que tiene un monopolio sobre la infraestructura de transmisión, y los generadores de energía que operan en un mercado libre.
Cómo el almacenamiento de energía favorece la prosperidad y la seguridad energética
Hemos explicado por qué el almacenamiento de energía es esencial para establecer las energías renovables como la fuente de alimentación dominante: El almacenamiento de energía supera la disparidad entre el suministro y la demanda de energía a diferentes horas del día.
Sin embargo, el almacenamiento de energía no solo respalda una fuente de alimentación sostenible para la descarbonización. El almacenamiento de energía también facilita un estilo de vida moderno próspero con la comodidad de la movilidad en forma de camiones eléctricos, embarcaciones eléctricas, accesorios como ordenadores portátiles alimentados por batería y formas de transporte personal como vehículos eléctricos y bicicletas. La sociedad no puede imaginarse sin estas comodidades y no estará motivada para descarbonizarse si dejan de estar disponibles.
Sin almacenamiento, no es posible mantener la prosperidad y la seguridad energética en la sociedad. Sin almacenamiento, nuestra única alternativa es la energía basada en combustibles fósiles, como la generación alimentada por gas y el transporte alimentado por gasolina. La sociedad ya sabe por su larga experiencia que un suministro eléctrico basado en combustibles fósiles requiere la importación transfronteriza, lo que deja a los países vulnerables bajo los riesgos de la seguridad energética. El suministro basado en combustibles fósiles tampoco respalda la descarbonización que necesitamos para luchar contra el cambio climático y, al mismo tiempo, mantener un estilo de vida próspero y cómodo.
Cómo el almacenamiento de energía mantiene la calidad, la cantidad y la fiabilidad de la energía
Al garantizar soluciones de energía flexibles, fiables y limpias, el almacenamiento de energía desempeña un papel crucial a la hora de permitir la transición hacia un sistema energético más sostenible, resiliente y eficiente. El almacenamiento de energía mejora la red en materia de flexibilidad, fiabilidad y calidad de la energía:
Flexibilidad en el suministro de energía, por lo que si hay un apagón u otro evento imprevisto, podemos disponer rápidamente de una fuente de energía alternativa.
Mayor fiabilidad de la red en redes distribuidas, por lo que siempre hay energía disponible para infraestructuras críticas como hospitales o suministro de agua.
Calidad de energía mejorada para una red limpia, sin distorsiones ni perturbaciones.
Recordar la calidad de la tensión para mantener una red estable
Utilizamos el almacenamiento de energía para cerrar la brecha entre la producción intermitente de energía y su consumo. Sin embargo, al implementar el almacenamiento de energía, no basta con establecer una cantidad de energía adecuada. La alta calidad de la energía también es esencial para garantizar que la red distribuida permanezca estable y eficiente tanto para el seguimiento de red como para la formación de red. Para garantizar una calidad de tensión aceptable, todas las partes de una red renovable deben compartir la carga. Esta carga se comparte normalmente con el uso del código de red en un sistema de energía grande, o las llamadas redes nacionales. Danfoss respalda la estabilidad y flexibilidad de la red ofreciendo tanto el control de seguimiento de red con códigos de red como los modos de control de formación de red.
Para redes más pequeñas, o redes en isla intencionadas, se deben usar los mismos fundamentos. La red debe tener una calidad de tensión aceptable, suficiente intensidad de cortocircuito y niveles aceptables de componentes armónicos y supraarmónicos. Además, los controladores de la red no deben crear inestabilidad. Algunos de los factores que contribuyen a una buena calidad de la energía son:
Garantice el cumplimiento de la distorsión armónica en términos de niveles de distorsión armónica total (THD), armónicos superiores e inyección de cortocircuito.
Asegúrese de que el sistema de protección contra cortocircuitos funcione de forma fiable cuando se desconecte de la red principal. La simulación con la herramienta DigSilent Power Factory se utiliza para investigar el comportamiento de cortocircuito para el almacenamiento en redes existentes.
El mercado y las normativas están avanzando hacia convertidores de potencia capaces de formar red
Cómo el almacenamiento de energía en baterías genera flujos de ingresos
Las redes inteligentes con almacenamiento de energía integrado facilitan el cambio en el tiempo de suministro de energía para superar la naturaleza intermitente de la generación de electricidad a partir de muchas fuentes de energía renovables. El sistema de almacenamiento de energía puede proporcionar energía de reserva en caso de escasez de energía del suministro, por ejemplo, debido a una caída de carga o a un apagón imprevisto.
Los sistemas de almacenamiento de energía en batería introducen fuentes de energía alternativas en la red distribuida, o en una red de CC industrial o marítima. En las situaciones de exceso de abastecimiento, un sistema puede orientar la energía hacia el almacenamiento. Cuando suben los niveles de demanda, se puede acceder al medio de almacenamiento para obtener una fuente de energía adicional para
- Reducir los gastos operativos (OPEX)
- Mejorar la eficiencia del sistema
- Aumentar la disponibilidad del sistema
Activador de redes inteligentes
Las redes inteligentes con almacenamiento de energía integrado facilitan el cambio en el tiempo de suministro de energía para superar la naturaleza intermitente de muchas fuentes de energía renovables.
Vea cómo en esta animación
Los sistemas de almacenamiento de energía no solo estabilizan las fluctuaciones de la red, sino que también sirven como fuentes de energía de reserva durante periodos de escasez de energía o los apagones, ya sea debido a caídas de carga o a eventos imprevistos. El uso de sistemas de almacenamiento de energía en el caso de un suministro no fiable o de un corte de energía garantiza
- Máximo tiempo de actividad de los procesos industriales
- Fiabilidad de servicios vitales
- Servicio ininterrumpido para consumidores
En un sistema de red descentralizado, las fluctuaciones en el suministro y el consumo de energía a menudo provocan picos en la producción de energía y hundimientos en los niveles de potencia. Estas variaciones son típicas de la energía solar y eólica. Las soluciones de almacenamiento de energía ayudan a estabilizar estas fluctuaciones, lo que permite que la red funcione de forma constante con la demanda de energía media, que suele ser inferior a los niveles pico. Los diseñadores pueden reducir los equipos a clasificaciones inferiores para hacer frente a cargas regulares, lo que a su vez reduce el nivel de inversión de capital requerido.
El cambio de horario redistribuye la energía para optimizar los costes al almacenar la energía cuando los costes de la energía de la red son bajos y la extracción de energía desde el medio de almacenamiento cuando los costes son altos. El almacenamiento se puede combinar con combustibles ecológicos como el hidrógeno, el e-amoniaco y el e-metanol, para que puedan funcionar a plena potencia y almacenar el exceso de energía en la batería.
Utilizando un sistema de almacenamiento de energía conectado a un módulo de gestión inteligente del sistema, la energía almacenada puede utilizarse o venderse posteriormente mediante arbitraje, en el momento óptimo cuando el precio (o coste) de la electricidad es alto. Esta estrategia de explotación en función de la diferencia de precios se conoce como arbitraje.
Descubra cómo el funcionamiento inteligente, incluido el almacenamiento de energía, garantiza un consumo flexible de potencia y energía en Flexheat en Copenhague (Dinamarca).
Más información sobre la reducción de picos, el cambio de tiempo y la energía de reserva: Conversión de energía inteligente para redes inteligentes | Danfoss
Soluciones
Soluciones de almacenamiento de energía (ESS)
Los sistemas de almacenamiento de energía capturan el exceso de energía generada durante periodos de baja demanda o alta disponibilidad de energía solar y eólica, u otra fuente de energía renovable, y la almacenan para su uso en el futuro. El almacenamiento de energía es un factor clave para la seguridad energética de las redes distribuidas, ya que garantiza el acceso a las fuentes de energía de forma oportuna, sostenible y asequible.
La energía se puede almacenar de diferentes formas, incluido la energía eléctrica en sistemas de almacenamiento de energía en baterías o condensadores, energía mecánica en volantes de inercia o almacenamiento hidráulico bombeado, baterías de iones de litio, almacenamiento térmico, baterías de flujo o almacenamiento de energía mediante aire comprimido.
La energía almacenada puede utilizarse cuando la demanda de electricidad a menudo supera la oferta o durante los periodos pico, proporcionando energía o servicios adicionales a la red o aplicaciones específicas.
Activador de redes inteligentes
Las redes inteligentes con almacenamiento de energía integrado facilitan el cambio en el tiempo de suministro de energía para superar la naturaleza intermitente de muchas fuentes de energía renovables. El sistema de almacenamiento de energía puede proporcionar energía de reserva en caso de escasez de energía del suministro, por ejemplo, debido a una caída de carga o a un apagón imprevisto. El apoyo del almacenamiento de energía permite a los consumidores mantener sus operaciones durante un periodo de tiempo cuando se producen apagones.
DC de seguridad industrial
Utilice el almacenamiento de energía para estabilizar el suministro eléctrico en situaciones inesperadas. Podemos resolver el problema en diferentes niveles de aplicaciones BTM. En este ejemplo, el DC de seguridad industrial sirve para garantizar un suministro eléctrico constante para aplicaciones críticas específicas en una fábrica.
Los sistemas de baterías de almacenamiento de energía pueden
- Mejorar la flexibilidad y la resiliencia de la red, lo que permite una mejor gestión de las fluctuaciones de la oferta y la demanda, la reducción de picos y el cambio de cargas
- Mejorar la eficiencia general del sistema capturando y utilizando el exceso de energía que, de otro modo, se desperdiciaría
- Aumentar la fiabilidad y estabilidad del suministro eléctrico en forma de energía de respaldo, lo que reduce el riesgo de apagones y mejora el rendimiento de la red
Por lo tanto, el almacenamiento de energía ofrece a las empresas y a los servicios públicos oportunidades competitivas:
- Minimizar o retrasar las inversiones de capital (CAPEX)
- Optimizar el dimensionamiento del sistema para evitar el exceso de capacidad
- Aplazar las inversiones en infraestructura
- Fomentar la generación de energía descentralizada
- Mitigar las fluctuaciones de energía, por ejemplo, en energía solar y eólica
- Facilitar la integración de fuentes de energía renovables en el sistema de red
Aplicaciones
Las redes inteligentes dependen del almacenamiento de energía: Energía solar y eólica
Al integrar la tecnología de almacenamiento de energía y diversas fuentes de energía en la red distribuida, las soluciones inteligentes de conversión de energía de Danfoss mejoran el rendimiento de la red y reducen los requisitos de inversión de capital, gracias al cumplimiento precertificado de estrictos códigos de red.
Esta ruta de ferry noruega utiliza una gestión inteligente de los sistemas de energía y almacenamiento mediante baterías para optimizar la carga rápida y reducir la huella de carbono.
Electrificación del transporte
La descarbonización significa que en el futuro consumiremos mucha más energía eléctrica, en todos los sectores. En total, necesitamos entre un 200 y un 300 % más de energía para que fluya a través de la infraestructura de energía eléctrica, y el sector del transporte contribuye significativamente a esta demanda.
A pesar de nuestras ambiciones en materia de descarbonización, debemos aceptar que la infraestructura de red que tenemos hoy en día aún no está dimensionada para cubrir las necesidades para los futuros cargadores de vehículos eléctricos y camiones. Con el aumento de la demanda en los períodos pico, la estabilidad de la carga del vehículo está limitada por la capacidad del transformador local. Para garantizar la estabilidad, utilice un sistema de almacenamiento de energía para soportar la red durante los picos de demanda. Para el propietario de la red, el almacenamiento de energía es una mejor opción que la solución de mitigación alternativa: aumentar la capacidad de las líneas de transmisión.
¿Cuáles son las ventajas de controlar la estabilidad de red para lograr una carga rápida fiable?
- Reduzca o difiera las inversiones de capital (CAPEX). Al controlar, supervisar y apoyar activamente la red desde baterías locales, puede lograr la alta potencia pico crucial para una carga rápida sin invertir en infraestructura de red. Esto se hace utilizando baterías locales con funcionalidad de reducción de picos. La reducción de picos optimiza el flujo de energía entre la alimentación de red y el almacenamiento local para satisfacer los picos de demanda sin afectar a la red de suministro. El exceso de energía puede almacenarse cuando la demanda y los costes son bajos.
- Reduzca los gastos operativos (OPEX). Utilice electricidad verde para cargar un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) que suministre el sistema de carga. Cuando esta energía verde se produce y consume localmente, los gastos operativos se minimizan.
Soporte ESS para redes de DC
Las redes de DC ofrecen varias ventajas en comparación con las redes de CA tradicionales. Son más eficientes y utilizan menos cobre. Además, las redes de DC son más fáciles de controlar, lo que reduce la necesidad de capacidad de los SAI y permite el uso de diferentes tipos de baterías. También minimizan el impacto de las averías, garantizando un funcionamiento estable de los servidores y sistemas con una protección fiable. Además, las redes de DC permiten una rápida puesta en marcha de los generadores de energía de seguridad. Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) que utilizan convertidores de potencia de Danfoss mejoran su red de DC con estas ventajas:
- Menores niveles de gastos operativos (OPEX) y de inversiones de capital (CAPEX) debido a un menor número componentes y menos cobre
- Mayor eficiencia energética
- Capacidades regenerativas y redundantes
- Capacidad para utilizar el exceso de calor de un sistema de refrigeración líquida
La modularidad de las redes de DC acorta el tiempo de instalación y puesta en servicio, proporciona flexibilidad para la expansión de la capacidad y ahorra espacio. Además, armonizan la integración de todos los convertidores en el sistema de DC, incluidos los enfriadores, ventiladores y bombas, a través de un suministro AFE centralizado, lo que da como resultado una distorsión armónica total (THDI) inferior al 5 %.
Protección contra cortocircuitos mediante el uso de herramientas de simulación
Cuando hay un gran número de convertidores de potencia conectados a una red de DC, es necesario realizar estudios de cortocircuitos. Danfoss DCGuard facilita una desconexión rápida y una selectividad total entre varias redes de DC, proporcionando una protección de semiconductores que detecta y desconecta las intensidades de DC erróneas en cuestión de microsegundos. Esto garantiza la estabilidad de la red de DC, protege los equipos circundantes y permite un funcionamiento ininterrumpido. El dispositivo también permite una correcta selección de los sistemas, evita picos de sobretensión en la desconexión de intensidad y puede conectar dos redes de DC diferentes con diferencias de tensión.
DCGuard permite la simulación de cortocircuitos y estudios de selección, con la capacidad de colocar cortocircuitos en diferentes puntos de la red de DC y estudiar el comportamiento de convertidores de frecuencia, barras conductoras y fusibles. Las simulaciones proporcionan informes automatizados con información sobre los esquemas de intensidad de cortocircuito.
El futuro de las energías renovables: hidrógeno y otros combustibles verdes
En aplicaciones marítimas, el almacenamiento de energía en batería es ideal para alimentar la propulsión en distancias más cortas, mientras que los combustibles verdes (metanol, hidrógeno comprimido, hidrógeno líquido o pilas de combustible a base de amoníaco) son adecuados para viajes más largos. La combinación de estas tecnologías amplía la gama para buques. Las pilas de combustible pueden impulsar la propulsión, pero no pueden almacenar la energía sobrante, que en su lugar puede almacenarse en un sistema de almacenamiento de energía mediante batería, lo que evita el desperdicio de energía. Esta integración supone una solución prometedora para el futuro de la industria naviera.
¿Cómo se puede beneficiar la industria marina de los sistemas de almacenamiento de energía? Para obtener más información, lea el artículo técnico.
Leer el artículo técnico (inglés)
Almacenamiento de energía para suministro en tierra
Aunque un sistema de almacenamiento de energía es importante a bordo de los buques, también es muy importante para aplicaciones terrestres, como la energía en tierra.
La energía en tierra, también conocida como «motores de buque apagados», es el proceso de proporcionar energía eléctrica desde la costa a un buque mientras este está atracado, lo que permite apagar los motores auxiliares del buque y detener la combustión del combustible diésel. Tiene un propósito: llevar energía de la red eléctrica nacional (o una red local) a los buques atracados, lo que hace innecesarios los generadores diésel. Las pruebas a favor de la energía en tierra son abrumadoras. Por ejemplo, cuando un buque está conectado a la energía en tierra, las emisiones contaminantes generales pueden reducirse hasta en un 98 % al utilizar la energía de la red eléctrica regional.
Para los puertos, el suministro en tierra no solo se refiere a la descarbonización, sino también a la eliminación de la contaminación del aire (NOx, SOx, materia particulada) y el ruido mientras los buques están atracados.
¿Cuáles son las oportunidades de utilizar tecnologías de almacenamiento de energía, incluido el almacenamiento de energía en baterías, dentro del suministro en tierra? Descúbralo en el artículo técnico: «La descarbonización de la industria marítima».
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