1. ¿Qué es un ESS? Una mirada al sistema de almacenamiento de energía.
El almacenamiento de energía es el proceso de transformar la energía en una forma que pueda existir en la naturaleza de manera más fiable y luego mantenerla de forma que esté disponible cuando se necesite. Cuando se crea, transforma, transporta y utiliza energía, a menudo existen diferencias entre la oferta y la demanda en términos de cantidad, forma, distribución y tiempo. El uso de tecnología de almacenamiento de energía para almacenar y liberar energía puede compensar estas diferencias. Esto hará que la oferta y la demanda de energía sean más equitativas y aumentará la eficiencia energética. La energía mecánica, la energía térmica, la energía química, la energía radiante (luz), la energía electromagnética, la energía nuclear y otros tipos de energía se pueden clasificar en diferentes grupos. Además de la energía radiante, todos los demás tipos de energía se pueden almacenar en formas estándar. Por ejemplo, la energía mecánica se puede almacenar como energía cinética o potencial, la energía eléctrica como energía de campo inducido o energía de campo electrostático, la energía térmica como calor latente o calor sensible, y la energía nuclear es una forma pura de almacenamiento de energía. Entre las diferentes formas de almacenar energía se encuentran el almacenamiento por bombeo, el almacenamiento de aire comprimido, el almacenamiento mediante volante de inercia, el almacenamiento en baterías, el almacenamiento térmico y el almacenamiento de hidrógeno.
Actualmente, las baterías se utilizan con mayor frecuencia para almacenar energía en microrredes debido a su amplia experiencia y madurez tecnológica. Un sistema de almacenamiento de energía con baterías consta de varios componentes, entre los que destacan el paquete de baterías, el sistema de gestión de baterías (BMS), el transformador elevador, el convertidor bidireccional de almacenamiento de energía (PCS), el sistema de seguimiento de almacenamiento de energía y otros componentes. En caso de un fallo en la red eléctrica, el sistema de almacenamiento de energía puede pasar de estar conectado a la red a funcionar de forma autónoma. De esta manera, actúa como fuente de alimentación de respaldo para toda la microrred, manteniendo la tensión y la corriente estables cuando no está conectado a la red.
2. Elección de una batería de almacenamiento de energía
2.1 Batería de plomo-carbono
La batería de plomo-carbono es un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía que se fabrica añadiendo materiales de carbono con propiedades capacitivas al electrodo negativo de una batería de plomo-ácido convencional. Esto se puede hacer de forma "interna y" o "internamente mezclada". Las baterías de plomo-carbono se asemejan tanto a las baterías de plomo-ácido convencionales como a los supercondensadores. Pueden mejorar significativamente el rendimiento de las baterías de plomo-ácido convencionales en muchos aspectos, y estos son algunos de sus beneficios científicos:
1. multiplicador de carga alto;
2. Su vida útil es de 4 a 5 veces mayor que la de las baterías de plomo-ácido convencionales;
3. buena seguridad;
4. Alta utilización de regeneración (hasta 97%), mucho mayor que la de otras baterías químicas; gran cantidad de materias primas, bajo costo, 1,5 veces el de las baterías de plomo-ácido convencionales; y el costo de las baterías de plomo-ácido convencionales es aproximadamente 1,5 veces mayor que el de estas baterías. 1,5 veces más potente que una batería de plomo-ácido convencional.
El rendimiento de las baterías de plomo-carbono ha mejorado notablemente en comparación con las baterías tradicionales de plomo-ácido. Sin embargo, aún no está claro qué papel desempeña el material de carbono clave en la mejora de dicho rendimiento. La adición de materiales de carbono puede tener efectos negativos, como la precipitación de hidrógeno en el electrodo negativo y la pérdida de agua en la batería, por lo que este es un problema que debe abordarse.
2.2 Batería de litio
En el proceso de carga y descarga, las baterías de iones de litio utilizan sustancias químicas que contienen litio como ánodo positivo. Las baterías de iones de litio no contienen litio metálico.
Las baterías de iones de litio tienen un electrodo positivo hecho de compuestos que contienen litio, como cobaltato de litio (LiCoO2), manganato de litio (LiMn2O4), fosfato de hierro y litio (LiFePO4) y otros materiales de dos o tres componentes. El electrodo negativo está hecho de compuestos de litio-carbono con capas intermedias, como grafito, carbono blando, carbono duro y titanato de litio.
Las baterías de iones de litio presentan dos ventajas destacadas: una es su alta densidad de almacenamiento de energía y la otra, su alta densidad de potencia. Otros beneficios incluyen su alta eficiencia, su amplia gama de aplicaciones, el gran interés que despiertan, el rápido progreso científico y su gran potencial de crecimiento. ① Debido al uso de electrolitos químicos, existen importantes riesgos para la seguridad; es necesario mejorarla.
2.3 Elección de una batería de almacenamiento de energía
Un análisis de las diferencias entre estos dos tipos de baterías de almacenamiento de energía en cuanto a la profundidad de descarga, el rango de temperatura en el que pueden funcionar y su vida útil.
La tabla anterior muestra que las baterías de plomo-carbono tienen una vida útil corta y liberan hidrógeno, lo cual es peligroso. Por otro lado, las baterías de fosfato de hierro y litio pueden funcionar en un amplio rango de temperaturas y ofrecen una larga vida útil, alta eficiencia de transferencia de energía y elevada densidad energética.
Por este motivo, las baterías de almacenamiento de fosfato de hierro y litio son la mejor opción para la mayoría de los proyectos de almacenamiento de energía.
