Para 2024, el auge del mercado mundial de almacenamiento de energía ha llevado al reconocimiento gradual del valor crítico desistemas de almacenamiento de energía de bateríasEn diversos mercados, especialmente en el de la energía solar, que se ha convertido gradualmente en una parte importante de la red eléctrica. Debido a la naturaleza intermitente de la energía solar, su suministro es inestable, y los sistemas de almacenamiento de energía en baterías permiten regular la frecuencia, equilibrando así eficazmente el funcionamiento de la red. En el futuro, los dispositivos de almacenamiento de energía desempeñarán un papel aún más importante al proporcionar capacidad máxima y retrasar la necesidad de costosas inversiones en instalaciones de distribución, transmisión y generación.
El coste de los sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías ha disminuido drásticamente en la última década. En muchos mercados, las aplicaciones de energías renovables están socavando gradualmente la competitividad de la generación de energía tradicional con combustibles fósiles y nuclear. Si bien antes se creía que la generación de energía renovable era demasiado costosa, hoy en día el coste de ciertas fuentes de energía fósil es mucho mayor que el de la generación de energía renovable.
Además,Una combinación de instalaciones solares y de almacenamiento puede proporcionar energía a la red., reemplazando así a las centrales eléctricas de gas natural. Con costos de inversión en instalaciones de energía solar significativamente reducidos y sin costos de combustible durante su ciclo de vida, esta combinación ya proporciona energía a un costo menor que las fuentes de energía tradicionales. Al combinar las instalaciones de energía solar con sistemas de almacenamiento de baterías, su energía puede utilizarse durante periodos específicos, y la rápida respuesta de las baterías permite que sus proyectos respondan con flexibilidad a las necesidades tanto del mercado de capacidad como del mercado de servicios auxiliares.
Actualmente,Las baterías de iones de litio basadas en tecnología de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) dominan el mercado de almacenamiento de energía.Estas baterías son ampliamente utilizadas debido a su alta seguridad, larga vida útil y rendimiento térmico estable. Aunque la densidad energética debaterías de fosfato de hierro y litioAunque su precio es ligeramente inferior al de otros tipos de baterías de litio, han logrado avances significativos al optimizar los procesos de producción, mejorar la eficiencia de fabricación y reducir los costos. Se prevé que para 2030, el precio de las baterías de fosfato de hierro y litio seguirá bajando, mientras que su competitividad en el mercado de almacenamiento de energía seguirá aumentando.
Con el rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos,sistema de almacenamiento de energía residencial, Sistema de almacenamiento de energía C&IEn sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, las ventajas de las baterías de Li-FePO4 en cuanto a costo, vida útil y seguridad las convierten en una opción confiable. Si bien sus objetivos de densidad energética pueden no ser tan significativos como los de otras baterías químicas, sus ventajas en seguridad y longevidad las posicionan en escenarios de aplicación que requieren confiabilidad a largo plazo.
Factores a considerar al implementar equipos de almacenamiento de energía en baterías
Hay muchos factores a considerar al implementar equipos de almacenamiento de energía. La potencia y la duración del sistema de almacenamiento de energía de la batería dependen de su propósito en el proyecto. El propósito del proyecto se determina por su valor económico. Este valor económico depende del mercado en el que participa el sistema de almacenamiento de energía. Este mercado, en última instancia, determina cómo la batería distribuirá la energía, se cargará o descargará, y su duración. Por lo tanto, la potencia y la duración de la batería no solo determinan el costo de inversión del sistema de almacenamiento de energía, sino también su vida útil.
El proceso de carga y descarga de un sistema de almacenamiento de energía de baterías será rentable en algunos mercados. En otros casos, solo se requiere el costo de la carga, que es el costo de operar el negocio de almacenamiento de energía. La cantidad y la velocidad de carga no son las mismas que la cantidad de descarga.
Por ejemplo, en instalaciones de almacenamiento de energía solar y baterías a escala de red, o en aplicaciones de sistemas de almacenamiento del lado del cliente que utilizan energía solar, el sistema de almacenamiento de baterías utiliza la energía de la instalación generadora solar para poder optar a los créditos fiscales a la inversión (CFI). Por ejemplo, el concepto de pago por carga para sistemas de almacenamiento de energía en las Organizaciones Regionales de Transmisión (ORT) presenta matices. En el ejemplo del crédito fiscal a la inversión (CFI), el sistema de almacenamiento de baterías aumenta el valor patrimonial del proyecto, incrementando así la tasa interna de retorno (TIR) del propietario. En el ejemplo de PJM, el sistema de almacenamiento de baterías paga por la carga y la descarga, por lo que su compensación de recuperación es proporcional a su rendimiento eléctrico.
Parece contradictorio afirmar que la potencia y la duración de una batería determinan su vida útil. Diversos factores, como la potencia, la duración y la vida útil, diferencian las tecnologías de almacenamiento de baterías de otras tecnologías energéticas. La batería es el núcleo de un sistema de almacenamiento de energía. Al igual que las células solares, sus materiales se degradan con el tiempo, lo que reduce su rendimiento. Las células solares pierden potencia y eficiencia, mientras que la degradación de la batería resulta en la pérdida de capacidad de almacenamiento de energía.Mientras que los sistemas solares pueden durar entre 20 y 25 años, los sistemas de almacenamiento de baterías suelen durar sólo entre 10 y 15 años.
En cualquier proyecto se deben considerar los costos de reemplazo. El potencial de reemplazo depende del rendimiento del proyecto y de las condiciones asociadas a su operación.
¿Cuáles son los cuatro factores principales que conducen a una disminución del rendimiento de la batería?
- Temperatura de funcionamiento de la batería
- Corriente de la batería
- Estado de carga promedio de la batería (SOC)
- La "oscilación" del estado de carga promedio (SOC) de la batería, es decir, el intervalo del estado de carga promedio (SOC) en el que la batería se encuentra la mayor parte del tiempo. Los factores tercero y cuarto están relacionados.
Hay dos estrategias para gestionar la vida útil de la batería en el proyecto.La primera estrategia consiste en reducir el tamaño de la batería si el proyecto se sustenta con ingresos y en reducir el coste de reemplazo futuro planificado. En muchos mercados, los ingresos planificados pueden respaldar los costes de reemplazo futuros. En general, al estimar los costes de reemplazo futuros, es necesario considerar las futuras reducciones de costes de los componentes, lo cual coincide con la experiencia del mercado de los últimos 10 años. La segunda estrategia consiste en aumentar el tamaño de la batería para minimizar su corriente total (o tasa C, definida simplemente como la carga o descarga por hora) mediante la implementación de celdas en paralelo. Las corrientes de carga y descarga más bajas tienden a producir temperaturas más bajas, ya que la batería genera calor durante la carga y la descarga. Si hay exceso de energía en el sistema de almacenamiento de la batería y se utiliza menos energía, se reducirá la cantidad de carga y descarga de la batería y se prolongará su vida útil.
La carga/descarga de la batería es un término clave.La industria automotriz suele utilizar los "ciclos" como medida de la vida útil de la batería. En aplicaciones estacionarias de almacenamiento de energía, es más probable que las baterías tengan ciclos parciales, es decir, que estén parcialmente cargadas o parcialmente descargadas, siendo cada carga y descarga insuficiente.
Energía de batería disponible.Las aplicaciones de sistemas de almacenamiento de energía pueden tener menos de un ciclo al día y, según la aplicación del mercado, superar esta métrica. Por lo tanto, el personal debe determinar la duración de la batería evaluando su rendimiento.
Vida útil y verificación de dispositivos de almacenamiento de energía
Las pruebas de dispositivos de almacenamiento de energía constan de dos áreas principales.En primer lugar, la prueba de las celdas de la batería es fundamental para evaluar la vida útil de un sistema de almacenamiento de energía de la batería.Las pruebas de celdas de batería revelan las fortalezas y debilidades de las celdas de batería y ayudan a los operadores a comprender cómo deben integrarse las baterías en el sistema de almacenamiento de energía y si esta integración es adecuada.
Las configuraciones en serie y en paralelo de las celdas de la batería ayudan a comprender cómo funciona un sistema de batería y cómo está diseñado.Las celdas de batería conectadas en serie permiten el apilamiento de voltajes de batería, lo que significa que el voltaje del sistema de una batería con múltiples celdas de batería conectadas en serie es igual al voltaje de la celda individual de la batería multiplicado por el número de celdas. Las arquitecturas de baterías conectadas en serie ofrecen ventajas de costo, pero también tienen algunas desventajas. Cuando las baterías están conectadas en serie, las celdas individuales consumen la misma corriente que el paquete de baterías. Por ejemplo, si una celda tiene un voltaje máximo de 1 V y una corriente máxima de 1 A, entonces 10 celdas en serie tienen un voltaje máximo de 10 V, pero aún tienen una corriente máxima de 1 A, para una potencia total de 10 V * 1 A = 10 W. Cuando se conectan en serie, el sistema de batería enfrenta un desafío de monitoreo de voltaje. El monitoreo de voltaje se puede realizar en paquetes de baterías conectados en serie para reducir costos, pero es difícil detectar daños o degradación de la capacidad de celdas individuales.
Por otro lado, las baterías en paralelo permiten la acumulación de corriente, lo que significa que el voltaje del paquete de baterías en paralelo es igual al voltaje de cada celda y la corriente del sistema es igual a la corriente de cada celda multiplicada por el número de celdas en paralelo. Por ejemplo, si se utiliza la misma batería de 1 V y 1 A, se pueden conectar dos baterías en paralelo, lo que reducirá la corriente a la mitad. Posteriormente, se pueden conectar 10 pares de baterías en paralelo en serie para obtener 10 V con un voltaje de 1 V y una corriente de 1 A. Sin embargo, esto es más común en una configuración en paralelo.
Esta diferencia entre los métodos de conexión de baterías en serie y en paralelo es importante al considerar las garantías de capacidad o las políticas de garantía de la batería. Los siguientes factores se distribuyen jerárquicamente y, en última instancia, afectan la vida útil de la batería:Características del mercado ➜ Comportamiento de carga/descarga ➜ Limitaciones del sistema ➜ Arquitectura en serie y en paralelo de baterías.Por lo tanto, la capacidad nominal de la batería no indica que exista sobrecapacidad en el sistema de almacenamiento. La presencia de sobrecapacidad es importante para la garantía de la batería, ya que determina la corriente y la temperatura de la batería (temperatura de permanencia de la celda en el rango de carga del estado de carga), mientras que el funcionamiento diario determinará su vida útil.
La prueba del sistema es un complemento a la prueba de celdas de batería y, a menudo, es más aplicable a los requisitos del proyecto que demuestran el funcionamiento adecuado del sistema de batería.
Para cumplir un contrato, los fabricantes de baterías de almacenamiento de energía suelen desarrollar protocolos de prueba de puesta en marcha en fábrica o en campo para verificar la funcionalidad del sistema y los subsistemas, pero podrían no abordar el riesgo de que el rendimiento del sistema de baterías supere su vida útil. Un tema frecuente de debate sobre la puesta en marcha en campo son las condiciones de las pruebas de capacidad y su relevancia para la aplicación del sistema de baterías.
Importancia de las pruebas de batería
Tras la prueba de una batería por parte de DNV GL, los datos se incorporan a un informe anual de rendimiento de baterías, que proporciona datos independientes a los compradores de sistemas de baterías. Este informe muestra cómo responde la batería a cuatro condiciones de aplicación: temperatura, corriente, estado de carga medio (SOC) y fluctuaciones del estado de carga medio (SOC).
La prueba compara el rendimiento de la batería con su configuración serie-paralelo, las limitaciones del sistema, el comportamiento de carga/descarga y la funcionalidad del mercado. Este servicio único verifica de forma independiente que los fabricantes de baterías sean responsables y evalúen correctamente sus garantías, de modo que los propietarios de sistemas de baterías puedan evaluar con conocimiento de causa su exposición al riesgo técnico.
Selección de proveedores de equipos de almacenamiento de energía
Para hacer realidad la visión del almacenamiento de baterías,La selección de proveedores es fundamentalPor lo tanto, trabajar con expertos técnicos de confianza que comprendan todos los aspectos de los desafíos y oportunidades a gran escala es la mejor fórmula para el éxito del proyecto. La selección de un proveedor de sistemas de almacenamiento de baterías debe garantizar que el sistema cumpla con las normas internacionales de certificación. Por ejemplo, los sistemas de almacenamiento de baterías han sido probados según la norma UL9450A y los informes de las pruebas están disponibles para su revisión. Es posible que otros requisitos específicos de la ubicación, como la detección y protección contra incendios o la ventilación adicionales, no estén incluidos en el producto base del fabricante y deban etiquetarse como un complemento obligatorio.
En resumen, los dispositivos de almacenamiento de energía a escala de servicios públicos pueden utilizarse para almacenar energía eléctrica y respaldar soluciones de energía en puntos de carga, picos de demanda e intermitentes. Estos sistemas se emplean en muchas zonas donde los sistemas de combustibles fósiles o las actualizaciones tradicionales se consideran ineficientes, poco prácticos o costosos. Numerosos factores pueden afectar el éxito de estos proyectos y su viabilidad financiera.
Es importante trabajar con un fabricante de almacenamiento de baterías confiable.BSLBATT Energy es un proveedor líder en el mercado de soluciones inteligentes de almacenamiento de baterías, que diseña, fabrica y ofrece soluciones de ingeniería avanzadas para aplicaciones especializadas. La visión de la empresa se centra en ayudar a los clientes a resolver los problemas energéticos específicos que afectan a sus negocios, y la experiencia de BSLBATT permite ofrecer soluciones totalmente personalizadas para cumplir con los objetivos del cliente.
Hora de publicación: 28 de agosto de 2024