{"id":25129,"date":"2021-05-14T07:25:00","date_gmt":"2021-05-14T07:25:00","guid":{"rendered":"https:\/\/react2020.eu\/2021\/05\/14\/el-almacenamiento-energetico-factor-clave-para-la-autosuficiencia-en-las-islas\/"},"modified":"2022-02-15T12:18:04","modified_gmt":"2022-02-15T12:18:04","slug":"el-almacenamiento-energetico-factor-clave-para-la-autosuficiencia-en-las-islas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/react2020.eu\/es\/2021\/05\/14\/el-almacenamiento-energetico-factor-clave-para-la-autosuficiencia-en-las-islas\/","title":{"rendered":"El almacenamiento energ\u00e9tico: Factor clave para la autosuficiencia en las islas"},"content":{"rendered":"\n

Introducci\u00f3n: el aumento del almacenamiento en bater\u00edas en sistemas energ\u00e9ticos<\/h2>\n\n

Hasta hace unos a\u00f1os, la mayor\u00eda de bater\u00edas para aplicaciones \u201cportables\u201c eran no recargables y desempe\u00f1aban un papel muy secundario en la vida de la mayor\u00eda de la gente: coches teledirigidos, linternas de camping, balanzas de cocina… Aunque las bater\u00edas de plomo-\u00e1cido recargables existen desde mediados del siglo XIX, su baja densidad energ\u00e9tica (o gran peso en relaci\u00f3n a la cantidad de energ\u00eda almacenada), ha limitado tradicionalmente sus campos de aplicaci\u00f3n. Aun con ello, hasta el a\u00f1o 2000, las bater\u00edas de plomo-\u00e1cido dominaban el mercado de bater\u00edas, sobre todo debido a su uso generalizado como bater\u00edas de arranque de autom\u00f3viles, o a su despliegue estacionario en sistemas de suministro de energ\u00eda en zonas remotas (por ejemplo, para antenas de telecomunicaciones o aplicaciones off-grid). En los \u00faltimos a\u00f1os, las tecnolog\u00edas de almacenamiento de energ\u00eda electroqu\u00edmica han experimentado una incre\u00edble (r)evoluci\u00f3n t\u00e9cnica, que ha permitido un enorme aumento de las densidades de potencia y energ\u00eda, una mayor vida \u00fatil y ciclabilidad, y la minimizaci\u00f3n de problemas de seguridad, allanando as\u00ed el camino para su aplicaci\u00f3n en nuevos campos.<\/p>\n\n

Hoy en d\u00eda, es habitual que la gente compruebe, antes de salir de casa cada ma\u00f1ana, si el tel\u00e9fono m\u00f3vil, la tableta o el ordenador port\u00e1til est\u00e1n cargados… pero pronto, muy probablemente, formar\u00e1 parte de la rutina diaria tambi\u00e9n el comprobar si el coche est\u00e1 cargado. Es evidente que las bater\u00edas han sido un motor esencial para la revoluci\u00f3n de las tecnolog\u00edas de la informaci\u00f3n (TIC) y se est\u00e1n convirtiendo en un elemento clave para el cambio de paradigma en el sector del transporte, que se mueve hacia la movilidad el\u00e9ctrica. Es un claro indicativo de su importancia que el Premio Nobel de Qu\u00edmica haya sido concedido recientemente (2019) a los investigadores que inventaron las primeras bater\u00edas de iones de litio en la d\u00e9cada de 1990 (J. Goodenough, M.S. Whittingham, A. Yoshino).<\/p>\n\n

El reciente impulso a la movilidad el\u00e9ctrica y la ferviente evoluci\u00f3n de las bater\u00edas es algo conocido por la mayor\u00eda de gente. Sin embargo, lo que no todo el mundo sabe es que los sistemas de almacenamiento de energ\u00eda a gran escala han empezado a desempe\u00f1ar tambi\u00e9n un papel muy relevante en los sistemas el\u00e9ctricos en la \u00faltima d\u00e9cada. Las bater\u00edas son un elemento clave para impulsar la transici\u00f3n energ\u00e9tica, esenciales para gestionar la generaci\u00f3n de energ\u00eda renovable, que es, inherentemente, muy variable. Aunque las bater\u00edas, y otras tecnolog\u00edas de almacenamiento de energ\u00eda, todav\u00eda se enfrentan en la mayor\u00eda de pa\u00edses a retos normativos y legales para poder ser integradas en la estructura tradicional del sistema el\u00e9ctrico (generaci\u00f3n, transporte, distribuci\u00f3n y consumo), ya se han desplegado un gran n\u00famero de sistemas de acumulaci\u00f3n a escala de red en toda Europa. Estos sistemas contribuyen, entre otras cosas, a la estabilidad de la frecuencia de la red (a un valor nominal de 50Hz), equilibrando en todo momento los peque\u00f1os desequilibrios entre el volumen de generaci\u00f3n de energ\u00eda y el consumo moment\u00e1neo de la misma.<\/p>\n\n

\u00bfQu\u00e9 razones hay para convertirse en \u201cprosumidor\u201d en instalaciones fotovoltaicas con acumulaci\u00f3n? <\/h2>\n\n

El consumo de energ\u00eda en edificios residenciales representa casi el 40% del consumo final total, por lo que su gesti\u00f3n es fundamental en las pol\u00edticas energ\u00e9ticas de la UE. As\u00ed pues, la nueva Directiva europea sobre eficiencia energ\u00e9tica de los edificios (EPBD) exige que el parque inmobiliario tenga un \u00abbalance energ\u00e9tico casi nulo\u00bb (nZEB), y es condici\u00f3n obligatoria para los edificios de nueva construcci\u00f3n a partir de diciembre de 2020. La energ\u00eda fotovoltaica integrada en el edificio es, sin duda, la fuente renovable m\u00e1s competitiva actualmente para la generaci\u00f3n energ\u00e9tica local, y las bater\u00edas son la mejor opci\u00f3n para aliviar, localmente, los problemas asociados al desajuste entre el ciclo solar (que tiene un pico de generaci\u00f3n pronunciado al mediod\u00eda) y el perfil t\u00edpico de consumo de energ\u00eda diario (que suele parecerse a un contorno de \u201ccamello\u201c, con picos matutinos y vespertinos).<\/p>\n\n

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Fig 1: El trilema energ\u00e9tico: las tres variables que no pueden pensarse de forma independiente. Este \u00edndice es utilizado por el Consejo Mundial de la Energ\u00eda para evaluar la calidad o salud del sistema energ\u00e9tico de un pa\u00eds o regi\u00f3n. Imagen reimpresa y editada del informe \u201cWorld Energy Trilemma Index<\/em>, World Energy Council, 2020\u201d[1]<\/a>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n

En la siguiente tabla, tratamos de resumir brevemente la contribuci\u00f3n que los sistemas de almacenamiento en bater\u00edas pueden aportar en el \u00e1mbito residencial a cada uno de los tres aspectos del famoso Trilema Energ\u00e9tico (v\u00e9ase la Fig. 1).<\/p>\n\n

Seguridad energ\u00e9tica – Mayor seguridad en el suministro energ\u00e9tico gracias a la mejora de la autarqu\u00eda, y menor tensi\u00f3n en la red<\/span><\/strong> \n \nPara el cliente o usuario<\/strong><\/em> \nAunque la tasa de autosuficiencia (o autarqu\u00eda energ\u00e9tica) de los hogares con energ\u00eda fotovoltaica est\u00e1 limitada a un 30-40%, puede aumentar f\u00e1cilmente hasta un 60-70% con la adopci\u00f3n de un sistema de almacenamiento en bater\u00edas del tama\u00f1o adecuado. Adem\u00e1s, los sistemas de almacenamiento de bater\u00edas pueden llegar a proporcionar funcionalidades de suministro de energ\u00eda ininterrumpido (SAI) para mantener el suministro de energ\u00eda en caso de fallos de la red. \n \nPara el sistema y la sociedad<\/strong><\/em> \nPor su rapidez de respuesta y grandes capacidades de potencia, las bater\u00edas son uno de los mejores candidatos para dar estabilidad al sistema el\u00e9ctrico. As\u00ed, las bater\u00edas pueden sustituir la inercia de rotaci\u00f3n que tradicionalmente proporcionaban los grandes grupos de generaci\u00f3n el\u00e9ctrica rotativos (como las centrales de carb\u00f3n). Esta inercia es esencial para mantener una frecuencia de red estable.<\/td><\/tr>
Equidad energ\u00e9tica – Las bater\u00edas para una mayor descentralizaci\u00f3n de los sistemas de energ\u00eda y una mayor participaci\u00f3n p\u00fablica (democracia energ\u00e9tica) <\/strong> \n<\/span>Para el cliente o usuario<\/strong><\/em> \nEl precio medio de la electricidad para consumidores dom\u00e9sticos es de 21,3 ct\u20ac\/kWh en 2020[2]<\/a>. Los precios de las bater\u00edas han ca\u00eddo m\u00e1s de un 85% desde 2010, lo que ha permitido que las tecnolog\u00edas de autoconsumo (fotovoltaica + bater\u00edas) sean competitivas en cuanto a costes. Ahora, pueden llegar a ofrecer energ\u00eda a un coste m\u00e1s barato que el de la red p\u00fablica (alcanzando la llamada \u201cparidad de red\u201d). El autoconsumo permite al una alta participaci\u00f3n e implicaci\u00f3n, tanto privada como comunitaria, en la transici\u00f3n energ\u00e9tica (contribuyendo as\u00ed a la democracia energ\u00e9tica). \n \nPara el sistema y la sociedad<\/strong><\/em> \nAl a\u00f1adir bater\u00edas a instalaciones fotovoltaicas, se suaviza la interacci\u00f3n del consumidor con la red, reduciendo tanto los picos de consumo como los picos de exceso de generaci\u00f3n (lo que se conoce como peak shaving). Esto puede reducir la tensi\u00f3n de la red y, en \u00faltima instancia, evitar la necesidad de su ampliaci\u00f3n. As\u00ed bien, las bater\u00edas pueden contribuir a la reducci\u00f3n de costes globales, optimizando el funcionamiento de la red, y facilitando el acceso a la energ\u00eda de los sectores de la sociedad m\u00e1s vulnerables. Adem\u00e1s, el aumento de la competitividad de las tecnolog\u00edas de autoconsumo y alta autosuficiencia es especialmente relevante para las regiones que tienen altos costes de generaci\u00f3n de energ\u00eda o de transporte de la misma, como las islas o las regiones rurales remotas.<\/td><\/tr>
Sostenibilidad medioambiental: las bater\u00edas permiten integrar una mayor proporci\u00f3n de fuentes de energ\u00eda renovable <\/strong><\/strong><\/span> \n \nPara el cliente o usuario<\/strong><\/em> \n \nA\u00f1adir un sistema de bater\u00edas a un edificio (privado o p\u00fablico) para aumentar el autoconsumo, puede, en la mayor\u00eda de los pa\u00edses europeos y dependiendo del mix energ\u00e9tico, reducir significativamente la media de emisiones de la energ\u00eda consumida. Las emisiones asociadas al almacenamiento en bater\u00edas se sit\u00faan en unos 50g de CO2 equivalente por kWh de energ\u00eda almacenada, mientras que la energ\u00eda generada por la fotovoltaica tiene una huella asociada de unos 30g de CO2eq\/kWh. En comparaci\u00f3n, la energ\u00eda procedente de fuentes de residuos (biomasa) tiene unas emisiones asociadas de unos 100g de CO2eq\/kWh, y la energ\u00eda procedente de centrales de gas o carb\u00f3n m\u00e1s de 250g de CO2eq\/kWh y 350g de CO2eq\/kWh[3]<\/a> respectivamente. \n \nPara el sistema y la sociedad<\/strong><\/em> \nLos sistemas de almacenamiento energ\u00e9tico aportan una gran flexibilidad al sistema el\u00e9ctrico, ya que pueden acumular la energ\u00eda durante un determinado periodo de tiempo para igualar y equilibrar la generada y la demandada. Estas tecnolog\u00edas son un componente indispensable para las redes el\u00e9ctricas actuales, en las que hay una alta proporci\u00f3n de fuentes renovables variables, ya que colaboran a adecuar la oferta y la demanda de energ\u00eda en todo momento. Las bater\u00edas constituyen una de las mejores alternativas para satisfacer gran parte de estas necesidades (para desplazamientos de energ\u00eda, desde milisegundos hasta d\u00edas). Otras tecnolog\u00edas de almacenamiento, por ejemplo, P2G (power-to-gas, en que se convierte energ\u00eda el\u00e9ctrica en hidr\u00f3geno o, por s\u00edntesis posterior, en metano o en l\u00edquidos portadores de energ\u00eda), podr\u00edan ser m\u00e1s competitivas para el almacenamiento estacional de grandes vol\u00famenes de energ\u00eda.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n

Como se puede ver, los sistemas de almacenamiento en bater\u00edas, combinados con las instalaciones fotovoltaicas, tienen un impacto positivo en cada uno de los v\u00e9rtices del trilema.<\/p>\n\n

\u00bfCu\u00e1l es el papel del almacenamiento en bater\u00edas en el proyecto REACT<\/em>?<\/h2>\n\n

Los sistemas de almacenamiento son un elemento clave dentro del proyecto de investigaci\u00f3n REACT del programa Horizonte 2020 de la UE y, por ello, se instalar\u00e1n bater\u00edas en la mayor\u00eda de los inmuebles de los participantes involucrados en las islas piloto: La Graciosa, Espa\u00f1a; Inis M\u00f3r, Irlanda; y San Pietro, Italia.<\/p>\n\n

El principal campo de innovaci\u00f3n investigado por el consorcio REACT, en relaci\u00f3n con las tecnolog\u00edas de almacenamiento de bater\u00edas, se basa en la integraci\u00f3n de \u00e9stas dentro de una plataforma central de TIC (digitalizaci\u00f3n), que las sit\u00faa como elemento clave en cuanto a las capacidades de gesti\u00f3n activa de la demanda de cada piloto de REACT.<\/p>\n\n

Gracias a los esfuerzos realizados por los socios del consorcio, se implementar\u00e1n los canales de comunicaci\u00f3n y las interfaces necesarias para optimizar las capacidades de monitorizaci\u00f3n y control inteligente, que permitir\u00e1n analizar y mejorar el rendimiento de las bater\u00edas de cada instalaci\u00f3n.<\/p>\n\n

La integraci\u00f3n de varios sistemas de bater\u00edas en la plataforma TIC de REACT se basa en el conocido framework de gesti\u00f3n de energ\u00eda de c\u00f3digo abierto OpenMUC[4]<\/a>, o en las API (interfaces de programaci\u00f3n de aplicaciones) de productos existentes (por ejemplo, la API de MIDAC), y proporcionar\u00e1 capacidades de control de vanguardia desde la plataforma central de TIC, para la coordinaci\u00f3n de todos los sistemas de almacenamiento de energ\u00eda.<\/p>\n\n

La integraci\u00f3n de los equipos con la plataforma de REACT permite a los participantes el uso de sus servicios de back-end, incluyendo, por ejemplo, previsiones meteorol\u00f3gicas, de generaci\u00f3n de energ\u00eda o de consumo. Con estas previsiones, se puede programar el control de las bater\u00edas y as\u00ed optimizar su utilizaci\u00f3n. A modo de ejemplo, en la Fig. 2, se puede observar que, gracias al uso de previsiones precisas, la energ\u00eda m\u00e1xima de exportaci\u00f3n (como ejemplo) puede disminuirse de forma significativa.<\/p>\n\n

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Fig. 2: Gr\u00e1fico de balance energ\u00e9tico tipo para un d\u00eda de junio en un hogar. A la izquierda, se muestran los perfiles de potencia de generaci\u00f3n y consumo. A la derecha, se muestra el balance de potencia de exportaci\u00f3n neta resultante (Ppv – Pload) bajo dos estrategias de control diferentes sobre la bater\u00eda. Para este ejemplo, se ha supuesto una potencia fotovoltaica de 4,5kWp y una bater\u00eda de 4,5kWh.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n

Paralelamente, la agregaci\u00f3n de todas las bater\u00edas dentro de una plataforma com\u00fan permite a las empresas de servicios energ\u00e9ticos (EDEs) que operan la infraestructura de TIC proporcionar servicios de red a los operadores de los sistemas de distribuci\u00f3n y transmisi\u00f3n (por ejemplo, la regulaci\u00f3n primaria), lo que puede sumarse a los beneficios del autoconsumo y ofrecer otras fuentes de ingresos a los clientes finales.<\/p>\n\n

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\"\"<\/figure>\n\n\n
\"\"<\/figure>
Fig. 3: Schematic of the ICT integration of household equipment to REACT platform[MBL1]<\/a> [MBL2]<\/a> . A communication gateway connected to the internet enables to exchange information between the assets and the cloud platform. This platform offers analytic and optimization services to all customers
 [MBL1]<\/a>Copyright
 [MBL2]<\/a>This is an image generated by Fraunhofer ISE<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

<\/p>\n\n

Por \u00faltimo (pero no por ello menos importante), REACT pretende comparar el rendimiento de varias tecnolog\u00edas, como la de iones de litio, la de plomo-\u00e1cido y la de iones de sodio, junto con otras tecnolog\u00edas de almacenamiento de energ\u00eda (P2G para el almacenamiento estacional), con el fin de proporcionar a las comunidades insulares los conocimientos t\u00e9cnicos adecuados sobre las tecnolog\u00edas de almacenamiento de energ\u00eda que deber\u00edan seguir despleg\u00e1ndose para mejorar la autosuficiencia energ\u00e9tica de las islas de una manera eficiente y eficaz.<\/p>\n\n

ANEXO: datos claves para la adquisici\u00f3n de un sistema de acumulaci\u00f3n<\/h2>\n\n

Si los argumentos que hemos expuesto hasta ahora te han convencido, y consideras instalar un sistema de bater\u00edas (\u00bfincluso unirte a la plataforma REACT?), lee esta breve gu\u00eda en que hemos recopilado una serie de datos que consideramos que deber\u00edas tener en cuenta. <\/p>\n\n

\u00bfCu\u00e1les son las bater\u00edas m\u00e1s comunes?<\/span><\/strong> \n \n\u00a0 \n \nLas tecnolog\u00edas m\u00e1s comunes para el almacenamiento de energ\u00eda en el \u00e1mbito residencial en Europa, son las bater\u00edas de iones de litio (suponen m\u00e1s del 80% de las instalaciones recientes), as\u00ed como las de plomo y las de flujo redox. Las bater\u00edas de iones de litio siguen mejorando significativamente en cuanto a rendimiento, seguridad y rentabilidad, y, probablemente, ser\u00e1n la opci\u00f3n tecnol\u00f3gica dominante durante la pr\u00f3xima d\u00e9cada. No obstante, ya existen otras tecnolog\u00edas novedosas, por ejemplo, con electrolitos basados en agua salada (materiales m\u00e1s respetuosos con el medio ambiente y la tierra) que pueden convertirse en un competidor directo de las anteriores en t\u00e9rminos de rendimiento y costes en un futuro pr\u00f3ximo.<\/td><\/tr>
\u00bfQu\u00e9 componentes principales tiene una bater\u00eda?<\/strong><\/span> \n \n\u00a0 \n \nUn sistema de almacenamiento est\u00e1 conformado principalmente por un pack de bater\u00edas (formado por m\u00f3dulos que contienen c\u00e9lulas electroqu\u00edmicas recargables), y un convertidor de energ\u00eda (que incluye un cargador de bater\u00edas y un inversor), que permite la transformaci\u00f3n de la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). Otros componentes son elementos el\u00e9ctricos como fusibles y contadores de energ\u00eda, adem\u00e1s de varios equipos opcionales.<\/td><\/tr>
\u00bfC\u00f3mo est\u00e1n conectados los equipos?<\/span><\/strong> \n \n\u00a0 \n \nLos sistemas de bater\u00edas suelen conectarse al cuadro el\u00e9ctrico principal del edificio, igual que los sistemas fotovoltaicos, lo que debe ser realizado por t\u00e9cnicos cualificados. En cuanto a la topolog\u00eda del sistema (la conexi\u00f3n entre el sistema fotovoltaico y las bater\u00edas), las principales opciones son (i) acoplada a la CC, o (ii) acoplada a la CA. Las topolog\u00edas acopladas a la CC se recomiendan en el caso de la instalaci\u00f3n simult\u00e1nea de la fotovoltaica y las bater\u00edas, mientras que las acopladas a la CA se prefieren para las instalaciones de sistemas de bater\u00edas que se reajustan o se a\u00f1aden a sistemas fotovoltaicos ya existentes. \n\"\"<\/td><\/tr>
\u00bfCu\u00e1l es el tama\u00f1o apropiado de la instalaci\u00f3n?<\/strong><\/span> \n \nAunque se recomienda encarecidamente una evaluaci\u00f3n profesional para cada caso, ya que el dimensionamiento correcto de los sistemas de bater\u00edas e instalaciones fotovoltaicas depende en gran medida de las condiciones regionales y nacionales, y de los aspectos t\u00e9cnicos particulares de cada edificio, se puede hacer una estimaci\u00f3n del tama\u00f1o para mejorar el autoconsumo. En primer lugar, el tama\u00f1o de la instalaci\u00f3n fotovoltaica (kWp) puede seleccionarse para alcanzar un rendimiento (producci\u00f3n) de electricidad similar al consumo de energ\u00eda por a\u00f1o, alcanzando as\u00ed un equilibrio energ\u00e9tico cero con dicha capacidad fotovoltaica; el almacenamiento en bater\u00edas con una capacidad similar (kWh) al tama\u00f1o fotovoltaico seleccionado (aproximadamente 1kWh por kWp) es una buena estimaci\u00f3n para un dimensionamiento correcto.<\/td><\/tr>
\u00bfCu\u00e1nto espacio ocupa un sistema de bater\u00edas?<\/strong><\/span> \n \nLos sistemas de bater\u00edas residenciales normalmente no ocupan un volumen mayor que el de un lavavajillas, y pueden montarse en el suelo (generalmente, en el interior) o colgarse en una pared.<\/td><\/tr>
\u00bfCu\u00e1nto cuesta un sistema de acumulaci\u00f3n?<\/strong><\/span> \n \nA partir de 2020, y en funci\u00f3n de la tecnolog\u00eda y el tama\u00f1o, se puede conseguir un coste \u201cllave en mano\u201d de unos 1.000 euros\/kWh para un sistema de almacenamiento residencial t\u00edpico, con una capacidad de entre 5 y 10kWh.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n
\n\n

[1] https:\/\/www.worldenergy.org\/assets\/downloads\/World_Energy_Trilemma_Index_2020_-_REPORT.pdf<\/a><\/p>\n\n

[2] https:\/\/ec.europa.eu\/eurostat\/statistics-explained\/images\/2\/2d\/Development_of_electricity_prices_for_household_consumers%2C_EU-27%2C_2008-2020_%28EUR_per_kWh%29_v4.png<\/a><\/p>\n\n

[3] Associated emission factors according to the latest values published by the Covenant of Mayors for Climate and Energy initiative (CoM). https:\/\/ec.europa.eu\/jrc\/en\/publication\/covenant-mayors-climate-and-energy-default-emission-factors-local-emission-inventories-version-2017<\/a><\/p>\n\n

[4] www.openmuc.org<\/a><\/p>\n\n

Lluis \u00a0Millet Biosca<\/strong> (FHG ISE<\/a>)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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