Batería de hidrógeno vs batería de volante

Fuente: https://www.pv-magazine.com

Científicos en Italia han analizado cómo el almacenamiento de volante y las celdas reversibles de óxido sólido podrían integrarse con baterías de iones de litio en minirredes alimentadas por energía solar. Descubrieron que los volantes combinados con baterías podrían ser la opción más económica para suavizar la potencia.

Componentes principales de un volante

Imagen: Pjrensburg, Wikimedia Commons

Investigadores de la Universidad de Perugia en Italia han comparado dos combinaciones diferentes de sistemas de almacenamiento de energía conectados a energía fotovoltaica: una basada en baterías y celdas de óxido sólido reversibles (rSOC), y otra que se basa en baterías y almacenamiento de volante de inercia.

“Nuestro análisis consideró la generación fotovoltaica anual y el conjunto de datos reales de carga eléctrica”, dijo la investigadora Linda Barelli a pv magazine . “Incluimos un análisis estadístico para obtener los días más representativos, modelado dinámico de los sistemas de almacenamiento, simulaciones para definir el tamaño de los componentes y extrapolar la evolución del estado de carga anual de la batería, evaluación de la vida útil de la batería mediante la aplicación del algoritmo de conteo de ciclo de flujo de lluvia , y una evaluación económica detallada del costo nivelado de energía (LCOE) y el costo nivelado de almacenamiento (LCOS) incluyendo los subsidios para el autoconsumo.”

El grupo italiano presentó sus hallazgos en “ Sistemas de almacenamiento híbrido de batería-hidrógeno vs. volante-batería para la integración de energía renovable en mini-redes: una comparación tecnoeconómica ”, que se publicó recientemente en el Journal of Energy Storage. Los investigadores dijeron que el dos configuraciones del sistema de almacenamiento están diseñadas para aplicaciones en minirredes equipadas con plantas fotovoltaicas.

Su modelado se basó en una minirred con un sistema fotovoltaico de 245 kW conectado a un bus común AC a través de un inversor, con la conexión a la red de media tensión realizada a través de un transformador. Consideraron los siguientes parámetros principales: la potencia media diaria, el ancho de banda de la potencia diaria, la relación entre el ancho de banda diario y la potencia media, y la rampa de potencia media diaria.

Para el esquema de volante-batería, los científicos consideraron un volante mecánico de acero de baja velocidad con cojinetes cerámicos y un rango de velocidad de operación de 3500 rpm a 8500 rpm. Para la configuración de la batería rSOC, asumieron una pila de rSOC que puede lograr eficiencias de ida y vuelta entre el 38 % y el 48 %. Para el sistema batería – volante, la batería tenía un tamaño de 260 kWh y el volante tenía una capacidad de 180 kW. Para la arquitectura de batería rSOC, la batería tenía una capacidad de 450 kWh y el rSOC presentaba una potencia de hasta 80 kW.

Los científicos asumieron un coste de 970 € (1058 $)/kW para el sistema fotovoltaico y un coste de 411 €/kWh para las baterías. Para el sistema rSOC y la tecnología flywheel consideraron unos costes iniciales de 2.930/kW y 162€/kW.

“ Cabe mencionar que, debido a la actual crisis energética, dicho índice ha subido rápidamente desde los últimos meses de 2021”, dijo el investigador. «Por lo tanto, la estimación del LCOE basada en la inestabilidad del precio de la electricidad a corto plazo podría conducir a un resultado fugaz».

El grupo de investigación encontró que el sistema basado en rSOC y baterías tiene un LCOE de 0,22 480 € /kWh mientras que el basado en volante y baterías alcanzó un LCOE de 0,18 €/kWh .

“Ninguno de los sistemas propuestos alcanza la paridad del mercado , y los resultados están bastante lejos del objetivo IRENA 2020 para sistemas fotovoltaicos”, dijo.

La combinación rSOC+ batería puede potencialmente alcanzar la paridad de red cuando el precio de mercado es superior a 0,380 € / kWh y el esquema volante-batería puede volverse competitivo cuando el precio de mercado supera los 0,320 € / kWh.

“ Como resultados principales de esta metodología integrada, parece que las recompensas de autoconsumo permiten que el sistema de almacenamiento de batería de iones de litio/volante alcance un LCOS que coincida con la paridad promedio del mercado de 2021”, dijo Barelli. “Veo buenas aplicaciones para esta configuración en los sistemas de almacenamiento híbrido y suavizado de energía, para procesar los perfiles más fluctuantes al reducir el estrés en otros sistemas que, por lo tanto, pueden dedicarse a satisfacer la demanda de almacenamiento durante períodos de tiempo más largos, lo que resulta en una mayor eficiencia del sistema y durabilidad.»