El Sistema de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS) es un sistema de baterías a gran escala, conectado a la red eléctrica, que se utiliza para almacenar electricidad y energía. Combina varias baterías para formar un dispositivo integrado de almacenamiento de energía.
1. Celda de batería: como parte del sistema de batería, convierte la energía química en energía eléctrica.
2. Módulo de Batería: Compuesto por múltiples celdas de batería conectadas en serie y en paralelo, incluye el Sistema de Gestión de Batería del Módulo (MBMS) para monitorear el funcionamiento de las celdas de batería.
3. Grupo de baterías: Se utiliza para alojar múltiples módulos conectados en serie y unidades de protección de baterías (BPU), también conocidas como controlador del grupo de baterías. El sistema de gestión de baterías (BMS) del grupo de baterías monitoriza el voltaje, la temperatura y el estado de carga de las baterías, a la vez que regula sus ciclos de carga y descarga.
4. Contenedor de almacenamiento de energía: Puede transportar múltiples grupos de baterías conectados en paralelo y puede estar equipado con otros componentes adicionales para administrar o controlar el entorno interno del contenedor.
5. Sistema de Conversión de Energía (SCP): La corriente continua (CC) generada por las baterías se convierte en corriente alterna (CA) mediante SCP o inversores bidireccionales para su transmisión a la red eléctrica (instalaciones o usuarios finales). Cuando es necesario, este sistema también puede extraer energía de la red para cargar las baterías.
¿Cuál es el principio de funcionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía de baterías (BESS)?
El principio de funcionamiento del Sistema de Almacenamiento de Energía de Baterías (BESS) incluye principalmente tres procesos: carga, almacenamiento y descarga. Durante la carga, el BESS almacena energía eléctrica en la batería mediante una fuente de alimentación externa. La implementación puede ser de corriente continua o alterna, según el diseño del sistema y los requisitos de la aplicación. Cuando la fuente de alimentación externa proporciona suficiente energía, el BESS convierte el exceso de energía en energía química y la almacena internamente en baterías recargables de forma renovable. Durante el almacenamiento, cuando la fuente de alimentación externa es insuficiente o nula, el BESS retiene la energía almacenada completamente cargada y mantiene su estabilidad para su uso futuro. Durante la descarga, cuando es necesario utilizar la energía almacenada, el BESS libera la cantidad adecuada de energía según la demanda para alimentar diversos dispositivos, motores u otras cargas.
¿Cuáles son los beneficios y desafíos de utilizar BESS?
BESS puede proporcionar diversos beneficios y servicios al sistema eléctrico, tales como:
1. Mejora de la integración de las energías renovables: Los sistemas BESS pueden almacenar el exceso de energía renovable durante periodos de alta generación y baja demanda, y liberarlo durante periodos de baja generación y alta demanda. Esto puede reducir la escasez de energía eólica, mejorar su tasa de utilización y eliminar su intermitencia y variabilidad.
2. Mejora de la calidad y confiabilidad de la energía: El BESS puede proporcionar una respuesta rápida y flexible a fluctuaciones de voltaje y frecuencia, armónicos y otros problemas de calidad de la energía. También puede servir como fuente de energía de respaldo y apoyar la función de arranque en negro durante cortes de energía o emergencias.
3. Reducción de la demanda máxima: El BESS puede cargar durante las horas valle, cuando los precios de la electricidad son bajos, y descargar durante las horas punta, cuando los precios son altos. Esto puede reducir la demanda máxima, disminuir los costos de la electricidad y retrasar la necesidad de ampliar la capacidad de generación o modernizar la transmisión.
4. Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero: Los sistemas BESS pueden reducir la dependencia de la generación de energía a partir de combustibles fósiles, especialmente durante las horas punta, a la vez que aumentan la proporción de energías renovables en la matriz energética. Esto ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a mitigar los impactos del cambio climático.
Sin embargo, BESS también enfrenta algunos desafíos, como:
1. Alto costo: En comparación con otras fuentes de energía, los sistemas BESS siguen siendo relativamente caros, especialmente en términos de costos de capital, costos de operación y mantenimiento, y costos del ciclo de vida. El costo de los sistemas BESS depende de muchos factores, como el tipo de batería, el tamaño del sistema, la aplicación y las condiciones del mercado. A medida que la tecnología madure y se expanda, se espera que el costo de los sistemas BESS disminuya en el futuro, pero aún podría ser un obstáculo para su adopción generalizada.
2. Cuestiones de seguridad: Los sistemas BESS implican alto voltaje, alta corriente y alta temperatura, lo que supone riesgos potenciales como incendios, explosiones, descargas eléctricas, etc. Además, contienen sustancias peligrosas como metales, ácidos y electrolitos que pueden causar riesgos ambientales y para la salud si no se manipulan o desechan correctamente. Se requieren estrictas normas, regulaciones y procedimientos de seguridad para garantizar la operación y la gestión seguras de los sistemas BESS.
5. Impacto ambiental: BESS puede tener impactos negativos en el medio ambiente, incluido el agotamiento de los recursos, problemas de uso de la tierra, problemas de uso del agua, generación de residuos y preocupaciones por la contaminación. BESS requiere cantidades significativas de materias primas como litio, cobalto, níquel, cobre, etc., que son escasas a nivel mundial con una distribución desigual. BESS también consume agua y tierra para la instalación y operación de la fabricación minera. BESS genera residuos y emisiones a lo largo de su ciclo de vida que podrían afectar la calidad del aire, el agua y el suelo. Los impactos ambientales deben considerarse adoptando prácticas sostenibles para minimizar sus efectos tanto como sea posible.
¿Cuáles son las principales aplicaciones y casos de uso de BESS?
Los sistemas BESS se utilizan ampliamente en diversas industrias y aplicaciones, como la generación de energía, las instalaciones de almacenamiento de energía, las líneas de transmisión y distribución del sistema eléctrico, así como en vehículos eléctricos y sistemas marinos del sector del transporte. También se emplean en sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías para edificios residenciales y comerciales. Estos sistemas pueden satisfacer las necesidades de almacenamiento del excedente de energía y proporcionar capacidad de respaldo para aliviar la sobrecarga en las líneas de transmisión y distribución, a la vez que previenen la congestión en el sistema de transmisión. Los BESS desempeñan un papel crucial en las microrredes, que son redes eléctricas distribuidas conectadas a la red principal o que operan de forma independiente. Las microrredes independientes ubicadas en zonas remotas pueden utilizar los BESS en combinación con fuentes de energía renovables intermitentes para lograr una generación de electricidad estable, a la vez que ayudan a evitar los altos costos asociados con los motores diésel y los problemas de contaminación atmosférica. Los BESS están disponibles en varios tamaños y configuraciones, adecuados tanto para pequeños electrodomésticos como para sistemas de servicios públicos a gran escala. Pueden instalarse en diferentes ubicaciones, como viviendas, edificios comerciales y subestaciones. Además, pueden servir como fuentes de energía de respaldo de emergencia durante apagones.
¿Cuáles son los diferentes tipos de baterías que se utilizan en BESS?
Las baterías de plomo-ácido son el tipo de batería más utilizado y están compuestas por placas de plomo y electrolito de ácido sulfúrico. Son muy apreciadas por su bajo costo, tecnología avanzada y larga vida útil, y se utilizan principalmente en áreas como baterías de arranque, fuentes de energía de emergencia y almacenamiento de energía a pequeña escala.
2. Las baterías de iones de litio, uno de los tipos de baterías más populares y avanzados, constan de electrodos positivos y negativos hechos de litio metálico o materiales compuestos, junto con disolventes orgánicos. Ofrecen ventajas como alta densidad energética, alta eficiencia y bajo impacto ambiental, y desempeñan un papel crucial en dispositivos móviles, vehículos eléctricos y otras aplicaciones de almacenamiento de energía.
3. Las baterías de flujo son dispositivos de almacenamiento de energía recargables que funcionan con medios líquidos almacenados en tanques externos. Se caracterizan por su baja densidad energética, alta eficiencia y larga vida útil.
4. Además de las opciones mencionadas, existen otros tipos de BESS, como baterías de sodio-azufre, baterías de níquel-cadmio y supercondensadores, cada uno con características y rendimiento diferentes, adecuados para diversos escenarios.
Hora de publicación: 22 de noviembre de 2024