Qué es un sistema ESS?

Un sistema ESS significa Energy Storage System (sistema de almacenamiento de energía), que es un sistema de almacenamiento de energía. Puede almacenar energía cuando hay exceso de energía y liberarla cuando sea necesario. A continuación, se ofrece una explicación detallada de lo que es un sistema ESS:

1. Definición y concepto básico

Un sistema de almacenamiento de energía (ESS) es una tecnología que permite la captura y el almacenamiento de energía para su uso posterior. Sirve como amortiguador entre la generación y el consumo de energía, lo que permite un uso más eficiente y flexible de los recursos energéticos. La energía almacenada puede presentarse en diversas formas, como energía eléctrica, química, mecánica o térmica.

2. Componentes de un ESS

• Banco de baterías : en muchos sistemas de almacenamiento de energía eléctrica, especialmente los que se utilizan para el almacenamiento de energía eléctrica, las baterías son un componente central. Las baterías de iones de litio se utilizan comúnmente debido a su alta densidad energética y su ciclo de vida relativamente largo. Por ejemplo, en un sistema de almacenamiento de energía solar para el hogar, las baterías de iones de litio almacenan la electricidad generada por los paneles solares durante el día para su uso durante la noche.

• Sistema de conversión de energía (PCS) : este componente es responsable de convertir la energía almacenada de su forma nativa (por ejemplo, corriente continua (CC) en el caso de las baterías) a una forma utilizable, como corriente alterna (CA) que se puede introducir en la red eléctrica o utilizar para alimentar aparatos eléctricos. El PCS también controla los procesos de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía para garantizar su funcionamiento seguro y eficiente.

• Sistema de control : El sistema de control supervisa y gestiona el funcionamiento general del ESS. Determina cuándo cargar y descargar el almacenamiento de energía en función de factores como la disponibilidad de generación de energía (por ejemplo, a partir de fuentes renovables como la solar o la eólica), la demanda de energía y el estado de carga del medio de almacenamiento de energía. Por ejemplo, en un ESS conectado a la red, el sistema de control podría priorizar la descarga de energía durante los períodos de máxima demanda para reducir la tensión en la red.

3. Tipos de tecnologías de almacenamiento de energía

• Almacenamiento electroquímico :

  • Baterías : como se mencionó anteriormente, las baterías de iones de litio son populares. También existen otras composiciones químicas de baterías, como las baterías de plomo-ácido (que son más tradicionales y tienen menos densidad energética, pero que a veces se utilizan en aplicaciones donde el costo es un factor importante) y tecnologías emergentes, como las baterías de iones de sodio.

  • Baterías de flujo : en una batería de flujo, la energía se almacena en electrolitos líquidos contenidos en tanques externos. Los electrolitos se bombean a través de un conjunto de celdas donde ocurren las reacciones electroquímicas. Una ventaja de las baterías de flujo es que la capacidad se puede aumentar fácilmente incrementando el tamaño de los tanques de electrolitos.

• Almacenamiento mecánico :

  • Volantes de inercia : Un sistema de almacenamiento de energía con volante de inercia almacena energía en una masa giratoria. Cuando se agrega energía al sistema, el volante de inercia gira más rápido y, cuando se necesita energía, la energía cinética del volante giratorio se convierte nuevamente en energía eléctrica. Los volantes de inercia pueden proporcionar una salida de potencia muy alta en un período corto y, a menudo, se utilizan para aplicaciones que requieren una liberación rápida de energía, como en algunos procesos industriales o para respaldar la red eléctrica durante fluctuaciones de energía a corto plazo.

  • Almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) : en un sistema CAES, el aire se comprime y se almacena a alta presión. Cuando se necesita energía, el aire comprimido se libera a través de una turbina para generar electricidad. Algunos sistemas CAES utilizan cavernas subterráneas para almacenar el aire comprimido, aprovechando el gran volumen de almacenamiento disponible.

• Almacenamiento térmico :

  • Almacenamiento de calor sensible : consiste en almacenar energía en un material modificando su temperatura. Por ejemplo, en una planta de energía solar térmica, se pueden utilizar sales fundidas para almacenar el calor que capta el sol. Las sales fundidas calientes se pueden utilizar para generar vapor y hacer funcionar una turbina para producir electricidad incluso cuando no brilla el sol.

  • Almacenamiento de calor latente : aquí, la energía se almacena durante un proceso de cambio de fase de un material. Por ejemplo, algunos sistemas utilizan materiales de cambio de fase como la cera de parafina. Cuando la cera se derrite, absorbe una gran cantidad de calor y, cuando se solidifica, libera el calor almacenado.

4. Aplicaciones de ESS

• Integración de energía renovable : los sistemas de almacenamiento de energía desempeñan un papel crucial en la integración de fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, en la red eléctrica. La generación de energía renovable suele ser intermitente (por ejemplo, la energía solar depende de la disponibilidad de luz solar y la energía eólica depende de la velocidad del viento). Un sistema de almacenamiento de energía puede almacenar el exceso de energía generada durante los períodos de máxima producción y liberarla cuando la fuente de energía renovable no produce, lo que garantiza un suministro de energía más estable y continuo.

• Reducción de picos de demanda y gestión de la carga : en entornos comerciales e industriales, los costos de la electricidad suelen ser más altos durante los períodos de demanda máxima. Se puede utilizar un ESS para reducir la carga máxima descargando la energía almacenada durante estos períodos, lo que reduce el costo general de la electricidad. Por ejemplo, una gran fábrica podría utilizar un ESS para evitar cargos por alta demanda de la empresa de servicios públicos.

• Energía de respaldo : los ESS pueden proporcionar energía de respaldo en caso de cortes de energía. En un centro de datos, por ejemplo, un ESS puede garantizar que los servidores y equipos críticos sigan funcionando durante un corte de energía hasta que se pueda poner en marcha un generador de respaldo. En aplicaciones residenciales, un sistema de almacenamiento de energía para el hogar puede mantener los electrodomésticos esenciales en funcionamiento durante un apagón.

5. Beneficios y desafíos

• Beneficios :

  • Eficiencia energética mejorada : al almacenar y reutilizar energía, los ESS pueden reducir el desperdicio de energía y hacer un mejor uso de los recursos energéticos disponibles.

  • Estabilidad de la red : Contribuyen a la estabilidad de la red eléctrica suavizando las fluctuaciones de energía y reduciendo el impacto de las fuentes de energía intermitentes.

  • Independencia energética : en algunos casos, como en aplicaciones fuera de la red o con sistemas de almacenamiento de energía domésticos, los usuarios pueden volverse más independientes de la red y tener más control sobre su suministro de energía.

• Desafíos :

  • Costo : El costo de inversión inicial de un ESS , especialmente de aquellos basados en tecnologías de baterías avanzadas, puede ser alto. El costo incluye el costo del medio de almacenamiento de energía, el sistema de conversión de energía y la instalación.

  • Vida útil y degradación : las baterías y otros medios de almacenamiento de energía tienen una vida útil limitada y pueden degradarse con el tiempo, lo que reduce su capacidad de almacenamiento de energía y su rendimiento. Comprender y gestionar esta degradación es un desafío para el funcionamiento a largo plazo de los sistemas de almacenamiento de energía.

  • Preocupaciones de seguridad : Algunas tecnologías de almacenamiento de energía, como ciertas composiciones químicas de baterías, conllevan riesgos de seguridad, como el riesgo de sobrecalentamiento e incendio. Garantizar la seguridad del ESS durante el funcionamiento y el almacenamiento es un aspecto fundamental.