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Criterios técnicos de diseño y rendimiento de los sistemas de almacenamiento en batería para energía solar (BESS)

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de las centrales solares desempeñan un papel fundamental para garantizar la continuidad de la energía renovable. Sin embargo, el funcionamiento eficiente de estos sistemas requiere una ingeniería cuidadosamente diseñada y unos criterios de rendimiento conformes a las normas. Normas internacionales como la IEC 62933-2-1 proporcionan orientación en cada fase de los BESS, desde el diseño hasta las pruebas. En este artículo, examinaremos el diseño técnico, los parámetros de rendimiento y los métodos de prueba de un BESS solar integrado. Nuestro objetivo es demostrar cómo el sistema maximiza tanto la fiabilidad como la eficiencia.

Requisitos de diseño

Estructura modular y componentes

El diseño del BESS se basa en un enfoque modular. Las células de la batería (por ejemplo, de litio fosfato de hierro – LFP), el sistema de conversión de energía (PCS), el sistema de gestión de la batería (BMS) y el sistema de gestión de la energía (EMS) funcionan conjuntamente. El PCS, que cumple la norma IEC 62477-1, armoniza el flujo de energía con la red, mientras que los parámetros técnicos (potencia de la central, capacidad de las baterías, etc.) constituyen la base del diseño. Además, los sistemas de climatización garantizan el control de la temperatura y las medidas de seguridad contra incendios conformes a la norma NFPA 855 (por ejemplo, tabiques divisorios para evitar la propagación de fugas térmicas) son imprescindibles.

Parámetros de rendimiento

Capacidad y eficacia

El rendimiento de un BESS se mide por parámetros como la capacidad energética, la eficiencia de ida y vuelta y la vida útil del ciclo. Según la norma IEC 62933-2-1, la capacidad energética nominal determina la potencia de almacenamiento del sistema, mientras que una eficiencia de ida y vuelta superior al 98% minimiza la pérdida de energía. Por lo general, se exige una vida útil mínima de 6.000 ciclos con una profundidad de descarga (DoD) del 80% y una tasa de autodescarga máxima del 4% mensual. Se trata de un nivel razonable, ya que supone un rendimiento estable de la central solar durante 10 años.

Tiempo de respuesta y velocidad de carga

También es fundamental que el sistema responda rápidamente a las necesidades de la red. Por ejemplo, la norma IEC 62933-2-1 exige que los PCS respondan en 200 milisegundos. La tasa de carga/descarga de 1C especificada en la normativa turca indica que el sistema puede cargar y descargar por completo toda su capacidad en una hora. Esta característica aumenta la flexibilidad de las centrales solares, especialmente en aplicaciones como la reducción de picos o el control de la frecuencia.

Métodos de ensayo

Pruebas de rendimiento basadas en normas

Existen pruebas exhaustivas para verificar el rendimiento del BESS. La cláusula 6.2.1 de la norma IEC 62933-2-1 define los ciclos de carga-descarga para medir la capacidad energética real, mientras que la 6.2.3 prueba la eficiencia de ida y vuelta. Por ejemplo, las pruebas con un 80% de DoD comprueban si el sistema cumple la capacidad especificada. La norma IEC 62619 comprueba la seguridad de las celdas de la batería frente a la propagación de fugas térmicas, mientras que la norma IEC TS 62933-5-1 evalúa la compatibilidad de la conexión a la red. Según la especificación técnica, estas pruebas deben completarse antes de la entrega y los resultados deben documentarse. En resumen, los procedimientos de prueba conformes a las normas son una cuestión muy importante.

Aplicación práctica y próximos pasos

En las centrales solares, el BESS marca la diferencia en escenarios prácticos. Por ejemplo, 10 MW de exceso de generación pueden almacenarse durante el día y transferirse a la red por la noche, evitando el derroche de energía y equilibrando la demanda. Según la norma IEC TS 62933-5-1, también se comprueba la seguridad eléctrica y la integración en la red del sistema, lo que garantiza su rendimiento a largo plazo. En el próximo artículo, hablaremos del impacto medioambiental y de las estrategias de fin de vida útil de los BESS. El diseño técnico y el rendimiento son sólo el principio para un futuro energético sostenible. Por supuesto, necesitan el apoyo de la legislación.

Si

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Eficiencia, vida útil y reciclaje en los sistemas de almacenamiento de energía solar

El uso eficaz de los sistemas de almacenamiento de energía solar depende de su longevidad y eficiencia tanto técnica como económica. La vida útil, el ciclo de carga y descarga, la eficiencia del almacenamiento y los procesos de reciclaje de los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías (BESS) son algunos de los factores que afectan directamente a la sostenibilidad de los sistemas de energías renovables. En este artículo se tratarán la vida útil de las baterías, la optimización de la eficiencia y los procesos de reciclaje.

Duración de las pilas y factores de envejecimiento

La vida útil de la batería suele estar determinada por los ciclos de carga/descarga y depende de los siguientes factores

  • Profundidad de descarga (DoD): Las descargas más profundas aumentan la velocidad de envejecimiento de la pila.
  • Condiciones de temperatura: Las altas temperaturas aceleran las reacciones electroquímicas y pueden provocar la degradación de la pila.
  • Tasas de carga/descarga: Las cargas o descargas rápidas pueden hacer que los componentes de la batería se desgasten rápidamente.

Métodos de mejora de la eficiencia en los sistemas de almacenamiento

Se pueden utilizar las siguientes estrategias para conseguir la máxima eficiencia de los sistemas de baterías:

  • Optimización del SoC: Se puede lograr una larga vida útil manteniendo las baterías dentro de un determinado rango de carga.
  • Sistemas híbridos de almacenamiento: La combinación de diferentes tecnologías de baterías puede aumentar la eficiencia.
  • Sistemas de gestión inteligentes: Se pueden implementar algoritmos que optimicen la vida útil de las baterías mediante EMS y BMS.

Gestión del final de la vida útil y reciclaje de pilas

Cuando las pilas llegan al final de su vida útil, se pueden seguir dos estrategias básicas:

  1. Uso secundario (aplicaciones en la segunda vida): Las baterías de los vehículos eléctricos pueden reutilizarse para almacenar energía.
  2. Reciclaje y eliminación: Los metales preciosos (litio, cobalto, níquel) de la pila deben reciclarse en instalaciones especializadas para su recuperación.

Impactos medioambientales y directrices de sostenibilidad según IEC TS 62933-4-1

La norma IEC TS 62933-4-1 ofrece algunas recomendaciones para reducir el impacto medioambiental de los sistemas de almacenamiento de energía:

  • Puesta en marcha de programas de reciclaje de pilas,
  • Utilización de materiales que dejen una baja huella de carbono,
  • Preferencia por las tecnologías de pilas con altos índices de reciclaje.

Análisis económico: Coste nivelado de almacenamiento (LCOS) y periodo de retorno de la inversión

Puede medir la eficiencia económica de los sistemas de almacenamiento de energía con el Coste Nivelado de Almacenamiento (LCOS). En el cálculo del LCOS, debe tener en cuenta los siguientes factores:

  • Coste de inversión de la batería,
  • Gastos de funcionamiento y mantenimiento,
  • Coste por ciclo energético.

Conclusión

La eficiencia, la larga vida útil y las prácticas de reciclaje sostenibles en los sistemas de almacenamiento de energía solar son fundamentales para el futuro de los sistemas de energías renovables. Las normas de la CEI y las estrategias de gestión inteligente garantizan la optimización de los sistemas de baterías tanto desde el punto de vista económico como medioambiental.

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Tecnologías BESS avanzadas y químicas alternativas para las baterías

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) son uno de los componentes críticos que refuerzan, facilitan y sostienen la integración de las fuentes de energía renovables en la red. Aunque las baterías de iones de litio se consideran la tecnología dominante en la actualidad, las químicas avanzadas de las baterías y los sistemas alternativos de almacenamiento de energía tienen el potencial de aumentar la eficiencia energética y reducir los costes. En este artículo, hablaremos de las innovadoras tecnologías de baterías que van más allá de las baterías de iones de litio convencionales y de sus ventajas en las aplicaciones BESS.

Tecnologías alternativas de baterías

1. Pilas de iones de sodio (Na-Ion)

  • Ventajas: Menor coste y más respetuoso con el medio ambiente que las baterías de iones de litio.
  • Desventajas La densidad energética es inferior a la de las baterías de iones de litio.
  • Áreas de uso: Sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, equilibrio energético a escala de red.

2. Baterías de flujo (Redox Flow Batteries – RFB)

  • Principio de funcionamiento: Las soluciones electrolíticas se almacenan en dos depósitos separados y la energía se almacena mediante reacciones químicas.
  • Ventajas: Larga vida útil, capacidad escalable de forma independiente.
  • Desventajas: Baja densidad energética, más adecuado para grandes sistemas.
  • Áreas de uso: Almacenamiento de energía a escala de red, centrales eléctricas renovables.

3. Baterías de estado sólido

  • Ventajas: Mayor densidad energética, mejor estabilidad térmica, uso seguro.
  • Desventajas: Costes de producción elevados, ampliación comercial limitada.
  • Áreas de uso: Vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía de larga duración.

4. Baterías de litio-azufre (Li-S)

  • Ventajas: Mayor densidad energética, menor coste del material.
  • Desventajas Ciclo de vida corto, riesgo de degradación durante la carga/descarga.
  • Áreas de uso: Aviación, almacenamiento de energía portátil.

5. Serpentines de zinc-aire

  • Ventajas: Bajo coste, alta densidad energética, construcción segura y respetuosa con el medio ambiente.
  • Desventajas Baja eficiencia de carga-descarga.
  • Áreas de uso: Almacenamiento de energía de reserva, aplicaciones a pequeña escala.

Materiales avanzados e innovaciones para el BESS

  • Grafeno y nanomateriales: Materiales innovadores para mejorar la conductividad y aumentar la duración de las pilas.
  • Electrolitos avanzados: Electrolitos sólidos y en gel que reducen el riesgo de combustión en las baterías de iones de litio.
  • Sistemas inteligentes de gestión de baterías (BMS): Sistemas asistidos por inteligencia artificial que permiten que las baterías funcionen de forma más eficiente y segura.

Rendimiento de las pilas en condiciones ambientales duras y de alta temperatura

  • Pilas de sodio-azufre (NaS): Baterías de larga duración aptas para funcionar a altas temperaturas.
  • Baterías de litio-titanato (LTO): Carga rápida y alto rendimiento a bajas temperaturas.
  • Sistemas de gestión térmica: Tecnologías de refrigeración activa y gestión térmica para garantizar el funcionamiento seguro de las baterías en condiciones de temperatura extremas.

Conclusión

Las tecnologías BESS avanzadas y las químicas alternativas de las baterías están permitiendo que los sistemas de energías renovables sean más eficientes y sostenibles. Aunque las baterías de iones de litio siguen siendo muy utilizadas, otras alternativas como las de Na-ion, las de flujo o las de estado sólido ofrecen un gran potencial para hacer que las soluciones de almacenamiento de energía sean más seguras, económicas y duraderas.

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Criterios técnicos de diseño y rendimiento de los sistemas de almacenamiento en batería para energía solar (BESS)

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de las centrales solares desempeñan un papel fundamental para garantizar la continuidad de la energía renovable. Sin embargo, el funcionamiento eficaz de estos sistemas requiere una ingeniería cuidadosamente diseñada y unos criterios de rendimiento normalizados. Normas internacionales como la IEC 62933-2-1 ofrecen orientación en cada fase de los BESS, desde el diseño hasta los procesos de ensayo. En este artículo, examinaremos el diseño técnico, los parámetros de rendimiento y los métodos de prueba de un BESS solar integrado. Nuestro objetivo es demostrar cómo el sistema maximiza tanto la fiabilidad como la eficiencia.

Requisitos de diseño

Estructura modular y componentes

El diseño del BESS se basa en un enfoque modular. Las células de la batería (por ejemplo, de litio fosfato de hierro – LFP), el sistema de conversión de energía (PCS), el sistema de gestión de la batería (BMS) y el sistema de gestión de la energía (EMS) funcionan conjuntamente. El PCS, que cumple la norma IEC 62477-1, armoniza el flujo de energía con la red, mientras que los parámetros técnicos (potencia de la central, capacidad de las baterías, etc.) constituyen la base del diseño. Además, los sistemas de climatización se encargan del control de la temperatura y las medidas de seguridad contra incendios conformes a la norma NFPA 855 (por ejemplo, paredes intermedias que impidan la propagación de fugas térmicas) son imprescindibles.

Parámetros de rendimiento

Capacidad y eficacia

El rendimiento de un BESS se mide por parámetros como la capacidad energética, la eficiencia de ida y vuelta y la vida útil del ciclo. Según la norma IEC 62933-2-1, la capacidad energética nominal determina la potencia de almacenamiento del sistema, mientras que una eficiencia de ida y vuelta superior al 98% minimiza la pérdida de energía. En general, se exige una vida útil mínima de 6.000 ciclos con una profundidad de descarga (DoD) del 80% y una tasa de autodescarga máxima del 4% mensual. Se trata de un nivel razonable, ya que supone un rendimiento estable de la central solar durante 10 años.

Tiempo de respuesta y velocidad de carga

La rápida respuesta del sistema a las necesidades de la red también es una cuestión crítica. Por ejemplo, la norma IEC 62933-2-1 exige que el PCS responda en 200 milisegundos. La tasa de carga/descarga de 1C especificada en la normativa turca indica que el sistema puede cargar y descargar por completo toda su capacidad en una hora. Esta característica aumenta la flexibilidad de las centrales solares, especialmente en aplicaciones como la reducción de picos o el control de la frecuencia.

Métodos de ensayo

Pruebas de rendimiento basadas en normas

Existen pruebas exhaustivas para verificar el rendimiento del BESS. La cláusula 6.2.1 de la norma IEC 62933-2-1 define los ciclos de carga-descarga para medir la capacidad energética real, mientras que la 6.2.3 prueba la eficiencia de ida y vuelta. Por ejemplo, las pruebas con un 80% de DoD comprueban si el sistema cumple la capacidad especificada. La norma IEC 62619 comprueba la seguridad de las celdas de la batería frente a la propagación de fugas térmicas, mientras que la norma IEC TS 62933-5-1 evalúa la compatibilidad de la conexión a la red. Según la especificación técnica, estas pruebas deben completarse antes de la entrega y los resultados deben documentarse. En resumen, los procedimientos de prueba conformes a las normas son una cuestión muy importante.

Aplicación práctica y próximos pasos

En las centrales solares, el BESS marca la diferencia en escenarios prácticos. Por ejemplo, 10 MW de exceso de generación pueden almacenarse durante el día y transferirse a la red por la noche; de este modo se evita el derroche de energía y se equilibra la demanda. Según la norma IEC TS 62933-5-1, también se comprueba la seguridad eléctrica y la integración en la red del sistema, lo que garantiza su rendimiento a largo plazo. En el próximo artículo hablaremos del impacto medioambiental y de las estrategias de fin de vida útil de los BESS. El diseño técnico y el rendimiento son sólo el principio para un futuro energético sostenible. Por supuesto, necesitan el apoyo de la legislación.

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Introducción a los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) en centrales solares

Aunque la energía solar es una de las piedras angulares de la revolución de las energías renovables, la dependencia de su producción de las condiciones meteorológicas y de la hora del día plantea un serio desafío. Detener la producción de energía cuando el tiempo está nublado o por la noche puede poner en peligro la estabilidad de la red y la continuidad energética. En este punto entran en juego los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS). Los BESS almacenan el exceso de electricidad generada en las centrales solares y permiten utilizarla cuando se necesita.

La naturaleza intermitente de la energía solar hace inevitable el almacenamiento de energía. Por ejemplo, el exceso de energía producida durante el día se desperdicia si no se transfiere a la red, mientras que hay una falta de producción por la noche o durante las horas de máxima demanda. Los BESS actúan como puente para eliminar este desequilibrio. Equipados con tecnologías de baterías como el fosfato de litio e hierro (LFP), los sistemas almacenan la energía de los paneles solares y la entregan a la red o al usuario cuando la necesitan. Según las especificaciones técnicas, un BESS con una capacidad de 10 MW y 14 MWh, por ejemplo, puede aumentar significativamente la eficiencia de una central eléctrica de este tipo. Así, el área de fiabilidad y utilización de las energías renovables se está ampliando.

Entonces, ¿cómo funciona un BESS? Los componentes clave del sistema son las celdas de las baterías, el Sistema de Conversión de Potencia (PCS), el Sistema de Gestión de Baterías (BMS) y el Sistema de Gestión de la Energía (EMS). Las celdas de la batería almacenan energía, el PCS convierte esta energía de corriente alterna a corriente continua (o viceversa), el BMS supervisa la salud y seguridad de las baterías y el EMS optimiza el flujo de energía. Según la norma IEC 62933-2-1, estos componentes trabajan en una arquitectura coherente para maximizar el rendimiento del sistema. Por ejemplo, una eficiencia de ida y vuelta del 98% minimiza la pérdida de energía y aumenta la eficiencia del BESS.

Las normas internacionales desempeñan un papel fundamental en el diseño y el funcionamiento de estos sistemas. La norma IEC 62933-2-1 define los parámetros unitarios (como la capacidad energética nominal o el tiempo de respuesta) y los métodos de prueba de los BESS. Por ejemplo, se aplican ciclos específicos de carga-descarga para medir la capacidad energética real de un sistema, garantizando el cumplimiento de las necesidades de la central solar. Además, la norma IEC TS 62933-4-1 aborda el impacto medioambiental y garantiza la compatibilidad del sistema con el medio ambiente. Estas normas sirven de guía para la integración de BESS con energía solar, mejorando tanto la seguridad como la eficiencia.

Las ventajas que ofrecen los BESS son muy agradables. Apoyar la estabilidad de la red, satisfacer los picos de demanda (peak shaving), proporcionar un control de la frecuencia y optimizar el uso de las energías renovables son sólo algunos de ellos. Por ejemplo, en una planta de energía solar, el BESS permite que el exceso de generación durante el día se utilice por la noche, alineando así la oferta de energía con la demanda. Por ejemplo, un sistema diseñado con una vida útil de 6.000 ciclos y una profundidad de descarga (DoD) del 80% puede ofrecer un rendimiento fiable durante 10 años. Se trata de una gran victoria tanto económica como medioambiental.

Brevemente, podemos definir la DdD de la siguiente manera.

En conclusión, los BESS son una solución indispensable para aprovechar plenamente el potencial de las centrales solares. Estos sistemas están dando forma al futuro de las energías renovables al tiempo que aumentan la fiabilidad de la red.

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Integración en red de DGES y BESS y normativa en Turquía

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de las centrales solares desempeñan un papel fundamental para garantizar la continuidad energética, aumentar la estabilidad de la red y optimizar el equilibrio entre la oferta y la demanda de energía. Sin embargo, la integración de los BESS a escala de la red depende de muchos factores técnicos, normativos y operativos. En Turquía, este proceso de integración se lleva a cabo en el marco de especificaciones técnicas y normas establecidas por diversas instituciones, principalmente TEİAŞ y TEDAŞ.

Requisitos técnicos para la integración de BESS en la red

Para integrar con éxito los BESS en la red, deben cumplirse los siguientes requisitos técnicos:

  • Normas de conexión a la red: Serie IEC 62933 y cumplimiento de los criterios de conexión determinados por TEİAŞ en Turquía.
  • Regulación de la frecuencia y la tensión: El BESS debe tener la función de estabilizar la frecuencia de la red y proporcionar regulación de la tensión.
  • Funcionamiento en modo isla: Durante los cortes de la red, el BESS debe ser capaz de suministrar cargas críticas cuando sea necesario funcionando de forma aislada.
  • Gestión de la potencia reactiva: El control de la potencia activa y reactiva debe realizarse para mejorar la calidad de la energía.
  • SCADA y monitorización remota: Debe garantizarse el cumplimiento de las normas de recopilación de datos y monitorización remota determinadas por TEİAŞ.

Normas y especificaciones de TEDAŞ y TEİAŞ relacionadas con el BESS en Turquía

El marco regulador de los sistemas de almacenamiento de energía en Turquía se basa en especificaciones técnicas y normas establecidas por TEİAŞ y TEDAŞ:

  • Especificaciones técnicas TEIAS:
    • Se han determinado los criterios técnicos que deben cumplirse para la conexión de los BESS a la red turca de transporte de electricidad.
    • Las tolerancias de tensión y frecuencia, los límites que deben respetarse para la seguridad del sistema están claramente definidos.
    • Se especifican los requisitos de conexión a la red y de funcionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía.
    • SEGUIMIENTO Y CONTROL DE LAS INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO DE ELECTRICIDAD A continuación
    • Puede encontrar el documento PDF publicado por TEİAŞ titulado «PROCEDIMIENTOS y PRINCIPIOS RELATIVOS A LA EDUCACIÓN».
PRINCIPIOS Y PROCEDIMIENTOS DE VIGILANCIA Y CONTROL DE LAS INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO DE ELECTRICIDAD-30122024 (PDF)Descargar
  • TEDAŞ Normas del sistema de distribución:
    • Se define cómo debe funcionar el BESS a niveles de media y baja tensión.
    • Se evalúa la integración de la red inteligente y sus efectos en el sistema de distribución.
    • A continuación puede encontrar el archivo titulado CRITERIOS DE CONEXIÓN A RED Y COMPATIBILIDAD DE LAS INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO DE ELECTRICIDAD publicado por TEİAŞ.
CRITERIOS DE CONEXIÓN A RED Y DE CUMPLIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO-30122024 (PDF)Descargar

Servicios de apoyo a la red: Regulación de la frecuencia y gestión de la potencia reactiva

BESS cumple funciones críticas en el ámbito de los servicios de apoyo a la red:

  • Regulación de frecuencia: Proporciona mecanismos de respuesta rápida que equilibran la potencia activa para mantener la frecuencia de la red en el nivel nominal.
  • Apoyo a la potencia reactiva: Mejora la calidad de la energía en la red contribuyendo a la regulación de la tensión.
  • Equilibrio de picos de carga: Reduce la carga de la red suministrando energía durante las horas de mayor demanda de electricidad.
  • Funcionamiento en modo isla: Puede satisfacer las necesidades energéticas de una determinada región independientemente de la red.

Procedimientos de prueba de las unidades de almacenamiento eléctrico

A continuación puede acceder al documento detallado sobre los procedimientos de ensayo de los sistemas de almacenamiento que se utilizarán en las DGES.

CRITERIOS TÉCNICOS Y PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO PARA EL USO DE UNIDADES E INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO EN SERVICIOS AUXILIARES 30122024 (PDF)Descargar

Licencias, incentivos y procesos de inversión

Los procesos de inversión en sistemas de almacenamiento de energía en Turquía están respaldados por procesos de concesión de licencias y mecanismos de incentivos determinados por la Autoridad Reguladora del Mercado Energético (EMRA):

  • Proceso de concesión de licencias:
    • Se han determinado la licencia preliminar y los procesos de licencia concedidos por la EMRA para las inversiones del BESS.
    • Obligaciones legales para los proyectos de BESS integrados en centrales de generación de energía.
  • Incentivos y ayudas:
    • Incentivos gubernamentales para los sistemas de almacenamiento de energía integrados con fuentes de energía renovables.
    • Apoyos ofrecidos por TEİAŞ para las inversiones en BESS en el mercado de equilibrio.

Conclusión

La integración en la red de los BESS requiere un proceso exhaustivo en cuanto al cumplimiento de las normas técnicas, los marcos reguladores y los mecanismos de mercado. Aunque las normas establecidas por TEDAŞ y TEİAŞ en Turquía garantizan la conexión segura y eficiente de los sistemas de almacenamiento de energía a la red, la normativa internacional y la dinámica del mercado determinan el futuro de las inversiones en almacenamiento de energía. Una planificación adecuada, la selección de la tecnología y el cumplimiento de los requisitos normativos reforzarán el papel de los BESS en los mercados energéticos.

Puede ponerse en contacto con nosotros en [email protected] para sus necesidades de ingeniería en relación con las centrales GES con almacenamiento (DGES) que pretende construir.

DGES, BESS e integración en red

Aunque las centrales solares están revolucionando la generación de energía renovable, su integración perfecta y precisa en la red se está convirtiendo en un elemento crítico para aprovechar plenamente este potencial. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) compensan la naturaleza intermitente de la energía solar, garantizando la estabilidad de la red y aumentando la penetración de las energías renovables. Normas como la IEC TS 62933-5-1 definen los requisitos técnicos de esta integración, mientras que la Especificación Técnica guía las implementaciones concretas. En este artículo, analizaremos cómo se integran los BESS con la red, su impacto en la estabilidad de ésta y los escenarios prácticos.

Estabilidad de la red y BESS

Control de frecuencia y tensión

La estabilidad de la red requiere que la frecuencia y la tensión se mantengan dentro de ciertos límites, pero fuentes variables como la energía solar pueden desafiar este equilibrio. Los Sistemas de Conversión de Energía con Almacenamiento (PCS), cuya construcción comenzará en breve, resuelven este problema con su rápido tiempo de respuesta. Según la norma IEC TS 62933-5-1, el sistema de conversión de energía (SCP) debe proporcionar una regulación de la frecuencia respondiendo a las demandas de la red en un plazo de 200 milisegundos. En estos casos, los PCS conmutan la red inyectando o absorbiendo energía durante los cambios repentinos de carga. Esto ofrece una ventaja crítica, especialmente en regiones con una alta proporción de energías renovables y donde la estabilización de la red es un reto.

Cumplimiento de los códigos de la red

Requisitos técnicos y normas

Para que los BESS funcionen en armonía con la red, es esencial cumplir los códigos de red locales e internacionales. La norma IEC TS 62933-5-1 estandariza requisitos como el paso de baja tensión y el soporte de potencia reactiva. Según las especificaciones técnicas elaboradas por Solarian, deben completarse las pruebas de conexión a la red del PCS y el sistema debe poder funcionar sin desconexión durante caídas repentinas de tensión. Por ejemplo, un BESS con una tasa de carga/descarga de 1C debe ser capaz de ofrecer tanto fiabilidad como flexibilidad adaptándose instantáneamente a las demandas del operador de la red.

En este proceso, los criterios de conexión y cumplimiento de los SPP con almacenamiento ofrecidos por TEİAŞ son los siguientes.

CONEXIÓN A LA RED Y CRITERIOS DE CONFORMIDAD DE LAS INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO-30122024 (PDF)Descargar

Microrred y modo isla

Sistemas energéticos independientes

El BESS no sólo sirve de apoyo a la red principal, sino que también se utiliza en aplicaciones de microrredes y en modo isla. La combinación de central solar + BESS puede convertirse en una fuente de energía independiente durante los cortes de la red. Esto puede permitir que una planta de energía solar sea autosuficiente por la noche o en situaciones de emergencia. Las pruebas de seguridad eléctrica de la norma IEC TS 62933-5-1 garantizan que estos sistemas permanezcan estables incluso cuando funcionan sin conexión a la red. Cuando se cumplen los requisitos especificados en las especificaciones técnicas elaboradas por Solarian, se diseña y construye una central de energía solar con almacenamiento duradera y que funciona sin problemas.

Escenarios de aplicación práctica

Ejemplo del mundo real

El impacto del BESS en la integración en la red queda más claro con ejemplos prácticos. Supongamos que una central solar de 10 MW genera un exceso de energía durante el día; el BESS almacena esta energía y la transfiere a la red por la tarde, cuando aumenta la demanda. También ayuda al operador de la red interviniendo en cuestión de segundos en caso de caídas de frecuencia (por ejemplo, de 50 Hz a 49,8 Hz). Según las especificaciones técnicas elaboradas por Solarian, con una vida útil de 6.000 ciclos y una profundidad de descarga (DoD) del 80%, un sistema DGES desempeña un papel en los servicios de la red durante 10 años.

Futuro y conclusión

Los BESS y, posteriormente, las centrales solares con almacenamiento (SHPP) contribuyen al futuro de las energías renovables al hacer que las centrales solares sean aptas para la red. La estabilidad de la red, la flexibilidad y la capacidad de funcionar de forma independiente aumentan el valor de estos sistemas. Recursos como la norma IEC TS 62933-5-1 y la especificación técnica DGES de Solarian proporcionan la base técnica para la integración.

Si desea información más detallada sobre la normativa en Turquía, puede leer nuestro artículo sobre Integración en red de BESS y normativa en Turquía.

Puede ponerse en contacto con nosotros en [email protected] para sus necesidades de ingeniería relacionadas con las centrales GES con almacenamiento (DGES) que pretende construir.

Conceptos básicos de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) en las centrales solares

Aunque la energía solar es una fuente de energía ilimitada y limpia, tiene una estructura naturalmente intermitente. Mientras que la producción de energía disminuye por la noche o con tiempo nublado, en los días soleados se puede producir más energía de la necesaria. Esta situación hace obligatorio el uso de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) para regular las fluctuaciones del suministro energético y garantizar la continuidad de la energía.

El BESS es un sistema complejo formado por múltiples componentes. Los componentes principales son:

  • Pilas de batería: Las baterías LFP (fosfato de hierro y litio) se utilizan mucho en los sistemas de energía solar debido a su larga vida útil, su estructura segura y su estabilidad térmica. Según las especificaciones técnicas, las baterías LFP son preferibles en sistemas con una capacidad de 10 MW/14 MWh.
  • Sistema de conversión de energía (SCP): Al proporcionar la conversión CC-CA, garantiza que la energía almacenada en las baterías se adapte a la red.
  • Sistema de gestión de baterías (BMS): Controla los procesos de carga y descarga para un funcionamiento saludable y eficiente de las baterías y evita la sobrecarga o la descarga.
  • Sistema de gestión de la energía (EMS): Optimiza el flujo de energía integrando la central solar con el BESS.

Introducción a las normas CEI

El diseño, la seguridad y el rendimiento de los sistemas de almacenamiento de energía deben determinarse de acuerdo con las normas CEI. Las principales normas pertinentes son:

  • IEC 62933-1: Define la terminología de los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías.
  • IEC 62933-2-1: Describe los parámetros de la unidad y los métodos de prueba. Estas normas garantizan el mantenimiento de los estándares de calidad y seguridad en el diseño y la aplicación de los BESS.

Integración del BESS con la energía solar

El BESS cumple las siguientes tareas críticas en las centrales solares:

  • Estabilidad de la red: Compensa las fluctuaciones repentinas de energía y estabiliza la frecuencia de la red.
  • Limitación de picos: Ayuda a reducir los precios de la electricidad apoyando a la red durante las horas de mayor consumo.
  • Control de la frecuencia: El BESS estabiliza las fluctuaciones de frecuencia, garantizando un suministro estable de energía.
  • Eficiencia en la utilización de las energías renovables: La energía almacenada puede utilizarse cuando aumenta la demanda, lo que permite una utilización más eficaz de los recursos energéticos renovables.

Conclusión

Los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías en las centrales solares son tecnologías críticas que garantizan la continuidad energética y la estabilidad de la red. Con el uso de baterías LFP, el cumplimiento de las normas IEC y la gestión de la energía, los BESS aumentan la eficiencia de los sistemas de energía solar y apoyan la consecución de objetivos energéticos sostenibles.

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