“el almacenamiento de la electricidad”

Madrid, febrero 2015

“El almacenamiento de la electricidad”(una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio)

Joan Ramón MoranteIREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya

yUniversitat de Barcelona

0-1.5 toe c.a. 0- 5liters1.5-3 toe c.a. 5-10liters3-4.5 toe c.a. 10-15liters4.5-6 toe c.a. 15-20 liters.>6 toe c.a. >20 liters.

Sources: BP + IREC

toe= ton equivalent of oil

Consumo equivalente de energía



Disponibilidad inmediata de energía¿Que implica?


Las tecnologías de Almacenamiento deben ofrecer servicios a diferentes niveles

•GENERACIÓN -Suministro

Integración de Renovables Peak shaving Arbitraje de precios Servicios auxiliares Regulación de frecuencia Reserva rodante Gestión de costes de ciclado

•T&D - Entrega Aplazamiento de inversión en la red de T&D Incremento del factor de carga en T&D Extensión de la vida de componentes de la T&D Fiabilidad Arranque (desconexión)Calidad de Electricidad Apoyo de voltaje Gestión de la congestión

USUARIO FINAL Gestión energética comercial e industrial Evitar apagones (SAI) Reducción del coste de energía Ahorro en costes Gestión de energía a nive´l doméstico Sistemas de apoyo


• ¿Cómo almacenar la energía?• Características del almacenamiento

según la recuperación de la energía.• Tipos de almacenamiento.


ENTREGA

Cinco dimensiones de la cadena de valores eléctricas “antigua”

Camino tradicional: Servicio regulado con funciones incluidas


• Servicios particularizados• Precios particularizados• Nuevas estrategias de servicio• Servicios privatizados

Nueva cadena de valores eléctricos con almacenamiento de energía con “sexta dimensión”

ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO DE ENERGIA

INTEGRACION DE ENERGIA RENOVABABLES


Diferentes usos del almacenamiento de energía en la red dependiendo de la frecuencia y la duración

Calidad de energía

Regulación primaria

Reserva de suministro de electricidad

Desplazamiento de la demanda

Logroño, octubre 2014


Las tecnologías de Almacenamiento ofrecen servicios a diferentes niveles

•GENERACIÓN -Suministro

Integración de Renovables Peak shaving Arbitraje de precios Servicios auxiliares Regulación de frecuencia Reserva rodante Gestión de costes de ciclado

•T&D - Entrega Aplazamiento de inversión en la red de T&D Incremento del factor de carga en T&D Extensión de la vida de componentes de la T&D Fiabilidad Arranque (desconexión)Calidad de Electricidad Apoyo de voltaje Gestión de la congestión

USUARIO FINAL Gestión energética comercial e industrial Evitar apagones (SAI) Reducción del coste de energía Ahorro en costes Gestión de energía a nive´l doméstico Sistemas de apoyo

Sistema hidráulico de bombeo en Aguayo Santander (Spain)

Rango de Potencia: 100-5000 MW Rango de Energía: 1-24hTiempo de repsuesta : s-minDensidad de Energía: 0,04Wh/l-1,5Wh/lAutodescarga: ∼0%/dayTemperatura de operación: >0ºCEficiencia del ciclo completo75%VIda: 50-100 years

Lundigton Pumped Storage Power Plant. Michigan (USA). Elevación 400 pies sobre el lago Michigan, 0.04 Wh/l densidad de energia 15.000MWh energía almacenada 1872MW Potencia de salida (21,5 GW total US)


Almacenamiento de Energía por Aire comprimido

Huntorf, Alemania, KBB, E.ON

Principio básico: Almacenar energía mecánicamente mediante la compresión del aire de la atmósfera, por ejemplo cavernas subterráneas. Capacidades en todo el mundo: 320 MW (Alemania), 110 MW (USA).Proyectos: USA, Italia, Japón, Israel, Corea, Sudáfrica Marruecos.Desarrollos en Europa Cavernas subterráneas potenciales: Alemania, Dinamarca, España, Francia, Países Bajos, Portugal, Reino unido I&D Adiabático CAES: ADELE proyecto (Alemania).

Campos de investigación: Identificación de nuevos países: En contenedores o en sistemas terrestres. (SSCAES) Adiabático CAES (AA-CAES): demostración; bajo coste. Compresión isotérmica (ciclo termodinámicamente reversible, eficiencia teórica de 100%): demostración ; Bajo coste

Source: EC, JRC- SETIS, Technology Map (2011).

Potencial de CAES , Calaminus (2007)



Metano sintetico

biometano


- Ofrecer recarga de la batería durante almenos 4000 ciclos al 80%DOD (profundidad de descarga) en condiciones típicas de BEVdurante entre 10 a 15 años, manteniendo densidades de energíade almenos 250 Wh/kg durante su tiempo de vida y permitiendouna reducción considerable del “efecto memoria” de la batería

- Alcanzar viabilidad económica y realizabilidad tecnológica demateriales avanzados

- Mejora de las capacidades de baterías producidas actualmente enla UE

- Uso de materiales sostenibles mediambientalmente yeconomicamente.

Requerimientos de la Unión Europea para Baterías deVehículos Eléctricos:


PROTOTIPO DE BATERIA DE FLUJO DE VANADIO

Número de celdas: 20 Voltaje: 30V Corriente: 50 A Potencia: 1.5 kW

KIC EES PROJECT


PtG= Power to Gas = Energía eléctrica a Gas


Planta de Audi (ETOGAS): metano sintético

INTERACCION ENTRE LAS REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD

Source: IRES


ALMACENAMIENTO DE ENERGIA


Combustibles solares sintéticos como almacenamiento de la energía solar. (solar fuels)

El futuro depara nuevas alternativas: Refinerías solares


Eficiencias >12-10%Comparables al sector fotovoltaico y termosolar


¿Cuanta electricidad se almacena en forma de calor como fuente distribuida?10000000 de hogares X 3.3KWX6horas/día X 300 días/año= 60 TWh año

Caracteristicas del mercado

Ser capaz de acumular diferentes cadenas de valor para generar beneficio Establecer un marco para demilitar el potencial económico del

almacenamiento Construcción de escenarios para copar las futuras necesidades de

almacenamiento Sincronizar un plan de inversión para generación, transmisión y distribución

- Incertezas relacionadas con el futuro de la generación y demanda de la energía: En la evolución del sector de la potencia, nivel RES, precio del CO2 , carga-

base (nuclear) Efectividad en la gestión de la demanda en las curvas de demanda y la

nivelación de los picos de consumo- La dificultad para evaluar los beneficios del almacenamiento debido a: El solapamiento de múltiples servicios debido al almacenamiento en diferentes

niveles (generación, T&D, usuarios finales) La dificultad para evaluar un marco regulatorio común en los mercados de la

EU dado la heterogenia de los Estados miembros

Mercado y regulación:

Necesidad de operadores de almacenamiento:


Notas finales

o El almacenamiento de energía es una opción necesaria para los futuros sistemas más descarbonizados, complementaria a otras soluciones de seguridad energética

o Las tecnologías avanzadas de almacenamiento aún requieren inversiones de alto riesgo a largo plazo (fase de investigación y demostración)

o El nivel de la innovación en las tecnologías de almacenamiento es bastante bajo con relativamente poca inversión todavía.

o Es necesario que haya mecanismos que premien los beneficios que ofrecen las tecnologías de almacenamiento

o SET-Plan ofrece la oportunidad de volver a abordar la innovación europea en el almacenamiento de energía y, finalmente, crear una estrategia integrada de la UE para mostrar de almacenamiento como una importante oportunidad de beneficios sociales y económicos.



Fondos:

Gracias por su atención

Referencias• Plan SET

– Technology Map for the SET Plan: http://setis.ec.europa.eu/about-setis/technology-map/2011_Technology_Map1.pdf– Materials Roadmap Enabling Low-Carbon Energy Technologies: http://setis.ec.europa.eu/activities/materials-

roadmap/Materials_Roadmap_EN.pdf/at_download/file

• Almacenamiento de energia– EERA Joint Programme on Energy Storage: http://www.eera-set.eu/lw_resource/datapool/_items/item_627/flyer_eera_es.pdf– European Association for Storage of Energy: http://www.ease-storage.eu/– “Energy Storage for the Electricity Grid : Benefits and Market Potential Assessment Guide”. Sandia National Laboratories (2010). – “ Le Stockage d'Energie : Enjeux, Solutions techniques et opportunités de valorisation ”. ENEA-Consulting (2012)– “Revisiting Energy Storage”. The Boston Consulting Group (2011)– “Electricity Energy Storage Technology Options : A White Paper Primer on Applications, Costs ,and Benefits”. EPRI (2010)– EERA Joint Programme “Smart Grids”, Deliverable D4.1– “Moving Energy Storage from Concept to Reality”. Southern California Edison (2011)– “Prospects for Large-Scale Energy Storage in Decarbonised Power Grids”. International Energy Agency (2009)

• Eficiencia energetica– Energy Efficiency Directive: http://ec.europa.eu/energy/efficiency/eed/eed_en.htm– End-use energy efficiency activities at the EU commission JRC, http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/– AIE 25 Energy Efficiency Policy Recommendations, http://www.iea.org/papers/2011/25recom_2011.pdf– Northwest Energy Efficiency Technology Roadmap 2011,

http://www.bpa.gov/corporate/business/innovation/docs/2010/NW%20Energy%20Efficiency%20Technology%20Roadmap%20March%202010.pdf– World Energy Council, Energy Efficiency: A recipe for success, http://www.worldenergy.org/documents/fdeneff_v2.pdf


http://setis.ec.europa.eu/about-setis/technology-map/2011_Technology_Map1.pdf

http://setis.ec.europa.eu/activities/materials-roadmap/Materials_Roadmap_EN.pdf/at_download/file

http://setis.ec.europa.eu/activities/materials-roadmap/Materials_Roadmap_EN.pdf/at_download/file

http://www.eera-set.eu/lw_resource/datapool/_items/item_627/flyer_eera_es.pdf

http://www.ease-storage.eu/

http://ec.europa.eu/energy/efficiency/eed/eed_en.htm

http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/

http://www.iea.org/papers/2011/25recom_2011.pdf

http://www.bpa.gov/corporate/business/innovation/docs/2010/NW Energy Efficiency Technology Roadmap March 2010.pdf

http://www.worldenergy.org/documents/fdeneff_v2.pdf

“el almacenamiento de la electricidad”

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