Transcript 1_20120803 - C.I.E.

CAPACITACIÓN PARA LOS ESTADOS MIEMBROS DE LA
CURSO CAPEV 2012
CURSO DE CAPACITACIÓN VIRTUAL:
ENERGÍA EÓLICA, IMPLEMENTACIÓN DE PROYECTOS
APLICANDO SISTEMAS HÍBRIDOS
Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado
Centro de Investigación en Energía. Universidad Nacional Autónoma de México
[email protected]
3 de Agosto 2012
Contenido del Curso ….
Parte I.
Fundamentos e ingeniería de sistemas de energía autónomos,
sistemas híbridos eólicos y de la tecnología de almacenamiento de
energía.
1. Descripción general de los sistemas de energía híbridos eólicos
autónomos.
2. Descripción de las tecnologías de almacenamiento de energía para
la energía renovable.
3. Diseño y optimización del rendimiento de los sistemas energéticos
autónomos y eólicos híbridos.
4. Evaluación de la viabilidad de los sistemas de energía autónomos e
híbridos eólicos.
Contenido del Curso …
Parte II.
Desarrollo de sistemas de energía autónomos, sistemas híbridos
eólicos y de la tecnología de almacenamiento de energía.
5. Sistemas autónomos de energía eólica.
6. Sistemas de energía híbridos eólico-diesel
7. Sistemas de energía híbrido eólico-fotovoltaicos
8. Sistemas híbridos de energía eólica-hidrógeno
9. Sistemas híbridos de energía hidroeléctrica y energía eólica
10. Tecnologías de volanta de almacenamiento de energía para los
sistemas eólicos
11. Tecnologías de almacenamiento de energía electro-químicas para
sistemas de energía eólica
12. Tecnologías de aire comprimido para almacenamiento energético
para sistemas de energía eólica
Contenido del Curso …
Parte III.
Aplicaciones de sistemas de energía autónomos, sistemas híbridos
eólicos y de la tecnología de almacenamiento de energía.
13. Integración de los sistemas de energía renovables en micro-redes
remotas .
14. Integración de los sistemas de energía autónomos e híbridos de
energía eólica en edificios.
15. Sistemas de energía eólica híbridos de para la desalación.
16. Regulación y normatividad en México
Este curso está basado en el libro:
Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems:
Technology, Energy Storage and Applications
Edited by J K Kaldellis, TEI of Piraeus, Greece
Woodhead Publishing Series in Energy No. 6
ISBN 1 84569 527 5
ISBN-13: 978 1 84569 527 9
July 2010
576 pages
1. Descripción general de los sistemas de energía
híbridos eólicos autónomos
J. K. KALDELLIS, TEI of Piraeus, Greece
En este capítulo se presenta la definición y desarrollo de sistemas de
energía independientes e híbridos. Se hace hincapié en la descripción de
la energía eólica autónoma basada en los sistemas de energía híbridos,
así como al uso de almacenamiento de energía para el apoyo de esas
configuraciones. Se presentan las aplicaciones más comunes de los
sistemas y se discuten las perspectivas de futuro de estos sistemas.
Contenido
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Introducción
Descripción de un sistema de energía eólica autónomo
Descripción de un sistema híbrido de energía autónomo
Oportunidades de almacenamiento de energía de los sistemas
autónomos de energía híbridos.
Aplicaciones de los sistemas híbridos de energía autónomos
El futuro de los autónomos de sistemas de energía híbridos
Referencias
1.1 Introducción
Para efectos prácticos la energía de todos los suministros pueden dividirse en dos
clases:
Energías renovables. 'Energía obtenida de las corrientes naturales y persistentes
de la energía que se producen en el entorno inmediato'. Un ejemplo evidente es
la energía solar, donde 'repetitivas' se refiere al período mayor de 24 horas. Tenga
en cuenta que la energía ya está pasando por el medio ambiente como una
corriente o flujo, independientemente de que exista un dispositivo para
interceptar y aprovechar este energía. También puede ser llamada energía verde o
energía sostenible.
Energía no renovable. 'Energía obtenida de fuentes estáticas de energía que
permanecen subterráneas antes de la interacción humana'. Algunos ejemplos son
combustibles nucleares y combustibles fósiles de carbón, petróleo y gas natural.
Tenga en cuenta que la energía es inicialmente un potencial energético aislado, y
una acción exterior es necesaria para iniciar el suministro de energía para fines
prácticos. Para matizar el uso de las palabras no renovable, dichos suministros de
energía se denominan suministros finitos o energía café.
Fuentes de Energía en el mundo
A quad is a unit of energy equal to 1015 BTU, or 1.055 × 1018 joules
Los sistemas autónomos de energía eólica son sistemas de generación de
electricidad, basados en la operación de uno o más aerogeneradores,
alejados de las redes eléctricas centrales. En este contexto, el porteo de
entrada o salida de energía eléctrica no es posible, pero hay ocasiones en
las que puede ser un sistema autónomo conectado a una red eléctrica
existente, por ejemplo, en estado de emergencia.
Los sistemas híbridos de energía incorporan dos o más opciones de
generación de electricidad, ya sea basadas en la explotación de fuentes de
energía renovables (FER) o en pequeñas unidades de energía térmica, por
ejemplo, generadores diesel-eléctricos o incluso micro-turbinas.
Se debe tener en cuenta que en lo que respecta al curso, la fuente
principal de generación es el viento.
1.2 Descripción de un sistema autónomo baso en energía eólica
1.2.1 Turbina eólica
La potencia nominal de las turbinas de
viento seleccionados depende de:
• la demanda del sistema eléctrico,
• el potencial eólico disponible
• y de las características operativas de la
máquina (Vlachou et al., 1999).
Las curvas de potencia de turbinas de
viento se dan en condiciones estándar de
sin considerar la humedad del aire. Así, en
condiciones reales, la salida de potencia
de la turbina depende (Kaldellis et al.,
2004a) de la velocidad del viento a la
altura del cubo, y de la densidad del aire ρ.
La fórmula para evaluar la potencia de una turbina eólica es la siguiente:
Entre más lejos instale la turbina eólica de obstáculos como edificios o
árboles, el viento se encontrará con menos turbulencia
Las torres abatibles facilitan el mantenimiento de las turbinas
Para obtener una estimación preliminar del funcionamiento de una turbina
eólica en particular, se puede usar la siguiente fórmula
1.2.2 Almacenamiento de energía
Hay varias alternativas para almacenamiento de energía, tales como
volantas, almacenamiento hidráulico, bombeo hidráulico, baterías y celdas de
combustible (Kaldellis Rakis y Zafi, 2007;. Kaldellis et al, 2009a). Las baterías
de plomo son uno de las soluciones más utilizadas.
El principio de funcionamiento de una instalación de almacenamiento de
energía se basa en la acumulación del exceso de energía disponible para
que pueda ser utilizado durante los períodos de viento insuficiente.
El tamaño de almacenamiento de energía se da en unidades del período de
tiempo que el almacenamiento puede cubrir la carga media sin la
contribución de otras fuentes de energía.
Por lo tanto, el sistema de almacenamiento de energía que se utiliza es
definido por hora de instalación de energía autonomía ho, las características
de operación correspondientes, por ejemplo, la salida de voltaje Ub para el
sistema de almacenamiento, la profundidad máxima permitida de descarga
DODL y el total de eficiencia de almacenamiento, tomado en cuenta las
pérdidas en dispositivos periféricos.
1.2.3 Balance del sistema, dispositivos electrónicos
Los componentes reqeridos adicionalmente de la turbina y la torre serán
aquellos denominados para el “balance del sistema”, los cuales
dependerán de su aplicación. La mayoría de los fabricantes pueden
proporcionarle un paquete que incluya todas las partes que necesita para
su instalación. Por ejemplo, los componentes requeridos para bombeo de
agua son muy diferentes a los que se requiere para aplicaciones
domésticas. Los componentes también dependerán si el sistema estará
conectado a la red o será aislado, o si será un sistema híbrido. Para un
sistema residencial conectado a la red, los componentes de balance del
sistema incluirán un controlador, baterías de almacenamiento, una unidad
rectificadora de señal (inversor) y el cableado. Algunos controladores,
inversores y otros componentes eléctricos pueden estar certidficados
1.2.4 Modos de operación
Durante la operación a largo plazo de un sistema autónomo, pueden aparecer
las situaciones siguientes :
•
•
•
La potencia demandada ND es menor que la potencia de salida de la
turbina de viento, (NW> ND). En este caso, el excedente de energía
(ΔN= NW - ND) se almacena a través de la salida del rectificador y el
regulador de carga. Si la instalación de almacenamiento de energía está
completa (Q = Qmax), la energía residual es enviada a cargas de baja
prioridad.
La demanda de energía es mayor que la potencia de salida de la turbina
eólica (NW<ND), que no es cero, es decir, Nw ≠ 0. En estas situaciones el
déficit de energía (ΔN= ND –NW ) está cubierto por el sistema de
almacenamiento de energía a través del convertidor DC/DC y el inversor de
DC/CA.
No hay producción de energía por velocidad del viento baja, es decir, NW
= 0. En este caso, toda la demanda de energía se cubre por la energía
almacenada (DC/DC controlador-DC/AC inversor ), bajo la condición Q>
Qmin. En este caso y el anterior, cuando el sistema de almacenamiento
está cerca del límite inferior de energía de almacenamiento, se debe operar
un plan de gestión de demanda de electricidad para evitar el desabasto de
electricidad.
1.3
Descripción de un sistema híbrido de energía autónomo
Sistemas autónomos basados ​en FRE han demostrado ser soluciones
tecnológicas viables y ecológicamente amigables para la electrificación de
consumidores remotos. Sin embargo, los costo de instalación iniciales son
bastante altos (Kaldellis y Kavadias, 2007), y en algunas ocasiones el costo
del ciclo de vida también es alto (Kaldellis y Kavadias, 2006).
Para limitar el costo operativo relativamente alto y aumentar la fiabilidad del
sistema ,varios autores sugieren la explotación paralela de más de una FRE,
es decir la instalación de sistemas de energía híbridos basado en el potencial
disponible de energía renovables de cada región.
En realidad, un sistema de energía híbrido incorpora dos o más opciones de
generación de electricidad basadas ya sea en FRE puros o utilizando
también una pequeña unidad de energía térmica (por ejemplo, el generador
diesel-eléctrico o una pequeña turbina de gas), junto con un banco de
almacenamiento de energía adecuado y la correspondiente electrónica. En
este contexto, un sistema de energía híbrido combina el potencial de más de
una FRE, es decir, el viento / solar / energía hidroeléctrica o biomasa, (la
utilización de la energía geotérmica y de las olas también se espera en un
futuro próximo) o bien un sistema convencional de energía.
Las principales ventajas de sistemas de energía híbridos basados en FRE
son :
•
Mayor fiabilidad de la instalación de energía híbrida, ya que se basa en
más de una fuente de generación de electricidad.
•
Reducción de la capacidad de almacenamiento de energía,
especialmente en los casos en que los diferentes FRE utilizadas
presentan un comportamiento complementario.
•
Costos de operación y mantenimiento (O & M) menores, especialmente
en los casos en que módulos fotovoltaicos (FV) reemplazan dispositivos
de almacenamiento de energía típicos, como las baterías de plomoácido.
•
Comportamiento óptimo del medio ambiente, especialmente en los casos
en que el sistema híbrido de energía no utiliza ningún combustible fósil
•
Mínimo costo nivelado de electricidad del ciclo de vida ya que no
depende de la evolución del precio de combustibles fósiles,
especialmente en los casos donde el sistema híbrido de energía está
basado en las técnicas de diseño óptimo.
Por otro lado, algunas desventajas:
•
En la mayoría de los casos, el sistema híbrido es sobredimensionado, ya
que los diseñadores de sistemas tratan de hacer que el sistema en cubra
la demanda de carga sin la contribución de otras fuentes de energía. Este
aspecto puede ser resueltos mediante el uso de nuevos algoritmos de
dimensionamiento.
•
El costo de instalación inicial resulta ser bastante alto, aunque el costo a
largo plazo es normalmente bajo. Este elevado costo de instalación
desalienta a algunos inversores potenciales.
•
La aplicación de diferentes tecnologías introduce un grado de
complicación (especialmente en los dispositivos electrónicos de control y
en los procedimientos de O & M) para la instalación aisladas, un grave
problema especialmente para los consumidores remotos.
•
La introducción de unidades térmicas (por ejemplo, los generadores de
diesel-eléctricos), así como la utilización de las baterías están
relacionados con los impactos ambientales, lo que disminuye su impacto
ambiental favorable.
Configuraciones de sistemas híbridos de energía eólica:
• Eólico-Diésel
• Eólico-PV
• Eólico –Hidroeléctrico
• Eólico- Biomasa
• Eólico-PV-Diésel
• Eólico –Hidroeléctrico-Diésel
• Eólico-Hidrógeno (celdas combustibles)
1.4 Oportunidades de almacenamiento de energía de los sistemas
autónomos de energía híbridos
Las principales ventajas de la incorporación de almacenamiento de energía
•
Almacenamiento de excedentes de energía.
•
Incremento de la autonomía
•
Aumento de la fiabilidad del suministro de energía
•
Aumento de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones a
través de la óptima gestión de la energía
•
Eliminación de los picos de demanda y el aplazamiento de aumento de la
capacidad de la electricidad
•
Mayor utilización y la descongestión de las líneas de transmisión
•
Reducción de los riesgos que implica la volatilidad de los precios de
combustible.
•
Alta calidad de la potencia suministrada a los usuarios finales
•
Reducción de los costos del ciclo de generación de electricidad.
Desventajas:
•
Alto costo inicial
•
Transformación inherente y otros tipos de pérdidas de conversión
•
Las densidades de energía son considerablemente más bajas que los
combustibles fósiles
•
Impacto al medio ambiente (especialmente para hidro y residuos tóxicos
en el caso de ciertos tipos de baterías)
•
Uso de energía adicional en el lugar FRE
•
Avances insipientes científicos y tecnológicos de almacenamiento de
energía.
1.5 Aplicaciones de los sistemas de energía independientes e híbridos
1.6 El futuro de los sistemas de energía híbridos autónomos.
Las perspectivas de sistemas de energía híbridos son aún más alentadoras
si se tiene en cuenta el hecho de que más de dos mil millones de personas
viven en países en desarrollo, donde incluso pequeñas cantidades de
electricidad podrían hacer una gran diferencia en el nivel de vida de los
habitantes locales.
Los sistemas de energía híbridos son capaces de al menos enfrentar las
necesidades fundamentales de todas estas personas sobre la base del
potencial eólico y solar con un mínimo de costo inicial de la instalación.
En las líneas principales de aplicaciones de sistemas híbrido s autónomos
se debe incluir los lugares remotos como estaciones T/C, refugios en casos
de desastre.
Un punto que debe enfatizarse en la aplicación de los sistemas híbridos
remotos es la desalinización de agua de mar y bombeo de mantos freáticos.
Recapitulando, sistemas de energía híbridos autónomos son una
solución atractiva para la generación de electricidad en las zonas con
potencial eólico alto y medio.
Son capaces de proporcionar una solución alternativa viable técnica y
económica para los problemas relacionados con fluctuaciones del
precio del petróleo.
Suministra electricidad verde a los consumidores autónomos y les
permiten permanecer independientes de conflictos políticos del sector
energético.
Por último, en términos de tecnología, un sistema similar de potencia
híbrido tiene baja necesidad de mantenimiento, se puede adaptar
fácilmente al perfil de la carga específica de los consumidores y
respetar el carácter individual de cada comunidad.
1.7 Referencias
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2. Descripción de las tecnologías de almacenamiento
de energía para la energía renovable.
D. P. ZAFIRAKIS, TEI of Piraeus, Greece
En este capítulo se presenta una gama de los sistemas actuales de
almacenamiento de energía (SAE). La introducción hace hincapié en la
generación distribuida y los sistemas de energías renovables (SER),
también la designación de la función crítica de almacenamiento de energía
para la penetración de SER. Temas tales como la descripción de un SAE
típico, la gama de aplicaciones a través de tecnologías de almacenamiento
de
energía,
la
presentación
de
cada
tecnología
y
un
comparación de los diferentes sistemas, son todos discutidos, junto con una
breve descripción de las tendencias futuras.
Contenido
2.1 Introducción
2.2 Descripción de un sistema de almacenamiento de energía típico
2.3 Rango de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
categoría de generación
2.4 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
categoría de transmisión y distribución
2.5 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
categoría de servicio al cliente
2.6 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
requisitos de las aplicaciones de la electricidad
2.7 Los sistemas actuales de almacenamiento de energía
2.8 Almacenamiento de energía mecánica
2.9 Almacenamiento de energía química
2.10 Almacenamiento de energía eléctrica
2.11 Comparación de los sistemas de almacenamiento de energía
2.12 Tendencias futuras
2.13 Referencias
energía:
energía:
energía:
energía:
2.1 Introducción
Para satisfacer la demanda cada vez mayor de consumo de electricidad
(EIA, 2007), promover la protección del medio ambiente (Stern, 2006; IPCC,
2007) y la formación de comunidades autosuficientes (Scheer, 2006), se
requiere de (I +D) en las fuentes de energía renovables (FER).
La inminente escasez de combustibles fósiles, la volatilidad de los precios
del petróleo y del gas natural (Geman y Ohana, 2009), y el establecimiento
de políticas ambientales a través de medidas legislativas (Soleille, 2006)
actualmente promueven el uso de FRE.
En este contexto, la generación distribuida debe ser discutida (BayodRújula, 2009; Chicco y Mancarella, 2009, Strachan, 2004), ya que la
generación de energía centralizada estará siendo gradualmente
abandonada de manera buscando sistemas más limpios y sostenibles.
La reestructuración de los actuales sistemas de generación de energía
requiere el uso de tecnologías de energía alternativa, tales como ciclos
combinados de gas, motores de combustión interna más eficientes, microturbinas, motores Stirling y SER (Ackermann et al., 2001).
Las tendencias del uso de FRE indican que a partir del año 2010, el 60% de
las instalaciones de FRE serán descentralizadas (Grubb, 1995).
La integración de la energía eólica es ciertamente la tecnología con mayor
crecimiento de las FER.
Sin embargo, la producción de energía eólica es fluctuante debido a la
variabilidad de la velocidad del viento y en la mayoría de los casos se
encuentran sin poder adaptarse al perfil de la demanda eléctrica.
Los impactos pueden ser más o menos graves dependiendo del nivel de
penetración de la energía eólica y las características de la escala del
sistema eléctrico en cuanto a la calidad de la energía, la dinámica del
sistema de transmisión, planificación de la transmisión, etc. (Georgilakis,
2008).
Para minimizar los impactos de las fluctuaciones de FRE se propone el uso
de sistemas de almacenamiento tanto para sistemas centralizados como
sistemas autónomos.
El almacenamiento de energía se enfrentan a dos desafíos coexistentes
(Fig. 2.2): El primero es mejorar el funcionamiento de las ya existentes
redes convencionales de energía centralizadas y el segundo es iniciar el
cambio a la era de las FRE en la generación distribuida de electricidad.
Durante esta transición, los SAE deben demostrar ser flexibles para ambos
propósitos y lo más importante respaldar la capacidad de las tecnologías de
FER para superar las deficiencias inherentes.
El número de tecnologías disponibles que cubren una amplia gama de
aplicaciones son
• Hidro-bombeo
• Aire comprimido
• Celdas combustible y almacenamiento de hidrógeno
• Fywheels
• Supercapacitores
• Superconductores magnéticos de almacenamiento de energía
• Varios sistemas de baterías.
2.2 Descripción de un sistema típico eólico con almacenamiento energía
Hay cuatro tipos comunes de PCS (Atcitty et al, 1998):
• Conectada a la red con configuración en paralelo
• Conectada a la red con configuración en serie
• Configuración híbrida independiente en paralelo
• Configuración híbrida independiente en serie
2.2.2 Principio de funcionamiento y los flujos de energía de un SEA típico
2.2.3 Principales características de un SAE típico
1. Potencia nominal disponible y razón de energía-potencia
2. Capacidad de almacenamiento de energía y capacidad útil de
almacenamiento de energía.
3. Tiempo de descarga, tiempo de reacción, tiempo de almacenamiento
4. Eficiencia, razón de energía y recuperación de energía
5. Auto-descarga, pérdidas parásitas, mecanismos de envejecimiento,
máxima descarga
6. Energía y densidad de potencia
7. Influencia sobre el medio ambiente
8. Vida útil, número de ciclos, requisitos de ciclo de trabajo
9. Costos del sistema
Como ya se ha visto, el almacenamiento de energía se enfrenta con dos
desafíos (Fig. 2,2): apoyo de la generación centralizada convencional, por
un lado y por el otro a la promoción de generación distribuida basada en
fuentes renovable de energía. Para hacer frente a estos desafíos, se espera
cada vez más que los SAEs proporcionen servicios a mayor un número de
aplicaciones. Basado en tanto la flexibilidad del almacenamiento de energía
debido a las numerosas tecnologías disponibles, y en el hecho de que los
avances tecnológicos en el campo están en curso, los motivos de la
aplicación de almacenamiento de energía están en constante expansión.
2.3 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
energía: categoría de generación
2.3.1 Reserva rápida (o spinning) para imprevistos
2.3.2 Área de control y reserva para la frecuencia de respuesta
2.3.3 Almacenamiento de respaldo o de nivelación de carga o de arbitraje
2.4 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
energía: categoría de transmisión y distribución
2.4.1 Estabilidad del sistema de transmisión
2.4.2 Regulación de voltaje de transmisión
2.4.3 Aplazamiento de instalación de transmisión
2.4.4 Aplazamiento de instalación de distribución
2.5 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
energía: categoría de servicio al cliente
2.5.1 Gestión de energía o peak shaving o reducción de demanda de carga
2.5.2 Calidad y fiabilidad de potencia
2.5.3 Energía renovable
2.6 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de
energía: requisitos de las aplicaciones de la electricidad
2.7 Los sistemas contemporáneos de almacenamiento de energía
Los SAE son utilizados con fines de generación de electricidad y suelen ser
clasificados de acuerdo con su forma de almacenamiento de energía. En
este contexto, hay tres categorías principales que se deben considerar:
• El almacenamiento mecánico, incluyendo volantas, Almacenamiento por
Bombeo Hidráulico (PHS) y Almacenamiento por aire comprimido (CAES)
• Almacenamiento químicos, incluyendo todas las baterías, baterías de flujo
y Celdas de Combustible y Almacenamiento de Hidrógeno (FC-HS)
• Almacenamiento eléctrico, incluyendo las (supercapacitores) SC y
Almacenamiento de Energía en Superconductores Magnéticos (SMES)
2.8 Almacenamiento de energía mecánica
2.9 Almacenamiento de energía químico
Tipos de baterías:
Baterías de plomo-ácido, Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd), Baterías
sodio-slfuro (NA-S), Baterías de iones de litio (Li-ion), Baterías Aire-Metal
Tipos de baterías:
Baterías de redox de Vanadio (VRB), Baterías de Polysulfuro de Bromuro
(PSB), Batería de Bromuro de Cinc (Zn-Br)
2.10 Almacenamiento de energía electrica
2.11 Comparación de los sistemas de almacenamiento de energía
2.12 Tendencias futuras
Como ya se ha mostrado, el intervalo de aplicación de la mayoría de las
SAE está delimitado. En este contexto, la necesidad de una penetración a
gran escala del almacenamiento de energía, a fin de facilitar el cambio en
sentido contrario a la generación de energía distribuida, hace que la I + D
sea imperativa.
Los desarrolladores de sistemas de almacenamiento de energía y los
investigadores constantemente proveen ideas nuevas (Baker, 2008; Hall y
Bain, 2008) que tienen como objetivo tanto mejorar el rendimiento de estos
sistemas y reducir los altos costos de adquisición.
Sin embargo, en el caso de la mayoría de los SAEs, los avances
tecnológicos están relacionados con los cambios incrementales en lugar de
buscar los pasos fundamentales. Esto significa que se espera mucho de la
ciencia de los materiales, la ingeniería, procesamiento y fabricación en lugar
de partir de una revisión a fondo de los conceptos existentes.
Un resumen de las tendencias futuras relacionadas con las tres principales
categorías de los SAEs, es decir, mecánica, química y eléctrica, se presenta
enseguida.
Almacenamiento de energía mecánica
Las expectativas de desarrollo en PHSs son idénticas a las encontradas en
el campo de las obras civiles y de turbo-maquinaria. La reducción de costos
en electrónica de potencia que fomenten la introducción de unidades de
velocidad ajustable y el empleo de las máquinas de dos etapas, mientras
que la promoción del uso de agua de mar y los depósitos subterráneos
pueden limitar el trabajo de construcción que es requerido.
I + D en CAES incluyen: Almacenamiento de aire en superficie en lugar de
usar cavidades subterraneas, CAES adiabáticos, pequeños sistemas de
CAES del subsuelo, sistemas de tuberías subterraneos, así como el uso de
combustibles alternativos como el biogás, y las mezclas de hidrógeno y gas
natural (Nakhamkin, 2007).
Las volantas, por otro lado, se dirigen a la utilización de materiales
compuestos de alta resistencia (Tzeng et al., 2006) y superconductores para
rodamientos magnéticos (Koshizuka, 2006) que puede permitir velocidades
y densidades de energía más altas.
Almacenamiento de energía química
Se está prestando atención a las baterías de iones de litio, en donde los
acontecimientos relacionados con litio-azufre y tecnologías de litio-sulfuro se
espera que aporten un notable incremento de la densidad de energía. Por
otro lado, los avances en los electrodos, placas, sellos, membranas y
electrolitos son una expectativa común para todas las tecnologías de la
batería, mientras que la célula de embalaje, estado de carga de la
estimación y gestión térmica también son motivo de gran preocupación (Jin
et al., 2003).
Para las baterías de flujo, además del interés mostrado en relación con la
densidad de energía y los costos, el énfasis está dando para aumentar la
densidad de potencia a través del desarrollo de nuevos electrodos,
membranas y electrolitos (Hall y Bain, 2008). En el caso de FC-SA, en todo
el mundo en I + D durante el año 2006 alcanzó los $ 829m (Fuel Cells
Boletín, 2008), reflejando la urgencia de los accionistas para promover la
economía del hidrógeno. Al mismo tiempo, las áreas temáticas de
investigación establecidas por HY-CO (HY-CO, 2009) incluyen la producción
de hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno sólido, celdas combustibles
PEM , celdas combustible de alta temperatura (MCFC y SOFC) y aspectos
socio-económicos.
Almacenamiento de energía eléctrica
Con respecto a los SC, el énfasis está siendo dado a las áreas de
electrodos, electrolitos y empaquetameinto (Zhang et al., 2009),
directamente relacionados con el desarrollo de carbones nanoestructurados
y porosidad controlada de polímeros, el uso de electrolitos líquidos iónicos y
los el empleo de electrodos monolíticos, respectivamente.
Por otro lado, para los SMES para obtener una posición dominante en el
área de la calidad de la energía, las limitaciones derivan de la naturaleza
cristalina de los superconductores de alta temperatura, mientras que la
necesidad de mejorar la gestión de corrientes críticas y campos magnéticos
debe ser también considera (Minami et al., 2001).
2.13 Referencias
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