Viabilidad económica y técnica de un modelo de almacenamiento como servicio que utiliza baterías de segunda vida para un usuario final comercial

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

Como parte del proyecto EU Horizon 2020 CIRCUSOL, el instalador e inversor fotovoltaico belga Futech investigó la viabilidad técnica y económica de integrar un sistema de almacenamiento de batería de segunda vida en una planta solar de 2MW existente en Bélgica. El sistema se origina en la industria automotriz y se puso en servicio con éxito en agosto de 2021.

CIRCUSOL significa «Modelos comerciales circulares para la industria de la energía solar». Es un proyecto de Acción de Innovación financiado por el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea. Reúne a 15 socios de siete países europeos para desarrollar y demostrar soluciones comerciales para una economía circular en el sector de la energía solar. El proyecto CIRCUSOL comenzó en junio de 2018 y finalizará en noviembre de 2022.

CIRCUSOL tiene como objetivo ofrecer modelos comerciales circulares de PSS (sistemas de productos y servicios) con beneficios ambientales reales y viabilidad económica, validados en cinco demostradores comerciales de la vida real.

Uno de los demostradores es la planta fotovoltaica Cloverleaf en Heusden-Zolder (Bélgica). Junto a la planta fotovoltaica de 2MW, el sitio incluye un centro comercial con un restaurante, una estación de combustible, un estacionamiento cubierto para camiones climatizados que pueden conectarse cuando están estacionados y un punto de carga para vehículos eléctricos.

Almacenamiento como servicio

Al comienzo del proyecto CIRCUSOL, Futech ya estaba (desde 2011) en un acuerdo de ‘energía como servicio’ con el propietario de la instalación para la energía producida en la planta fotovoltaica. Según este acuerdo, como inversor, Futech sigue siendo el propietario de la planta fotovoltaica y también es responsable de su mantenimiento. El titular de la instalación, por su parte, aporta una cuota mensual por la electricidad consumida significativamente inferior a los precios de la electricidad de red.

Uno de los objetivos al inicio del proyecto CIRCUSOL era aumentar el nivel de autoconsumo en el sitio Cloverleaf de 22,8% a por lo menos 50%. Se esperaba que el mayor nivel de autoconsumo fuera atractivo para el propietario de la instalación, ya que la tarifa es más baja que las tarifas de la red. El propietario de la instalación acordó integrar el componente de almacenamiento y se negoció un nuevo Acuerdo de Compra de Energía (PPA).

Aumento del autoconsumo

Para determinar el tamaño óptimo de la batería, Futech analizó la evolución del nivel de consumo en el sitio de Cloverleaf. Desde la instalación (en junio de 2017) de un punto de recarga para vehículos eléctricos , compuesto por 12 supercargadores, el nivel de consumo aumentó significativamente como se muestra en el siguiente gráfico. Tenga en cuenta que la disminución del consumo en 2020 fue causada por el cierre del restaurante durante la pandemia de Covid-19.

Debido a la integración de la estación de carga de vehículos eléctricos, el nivel de consumo directo en el sitio de Cloverleaf aumentó del 22,8 % al 45,4 %. Debido a su ubicación favorable cerca de las autopistas E313 y E314, actualmente se están haciendo planes para instalar estaciones de carga rápida de CC adicionales en el sitio de Cloverleaf, lo que seguramente influirá positivamente en el nivel de autoconsumo.

Es por eso que Futech decidió implementar, en primera instancia, un sistema de baterías de segunda vida relativamente pequeño que totaliza 84kWh. Tal sistema cumple con el umbral mínimo de 300 ciclos de batería por año en contraste con, por ejemplo, un sistema de 200kWh. Dependiendo de la evolución del consumo futuro en el sitio de Cloverleaf, la capacidad de la batería aún puede ampliarse en los próximos años.

Viabilidad técnica

Después de una ronda de consulta intensiva con Futech sobre sus requisitos, el sistema de batería de segunda vida de 84kWh, originario de la industria automotriz, fue suministrado por la empresa francesa SNAM. Primero, se probó intensivamente un rack de baterías de 21kWh (360V) en el laboratorio de Futech. Los problemas menores en el sistema de gestión de la batería y el estado de carga se resolvieron relativamente bien.

Originalmente, la intención era integrar el sistema de batería de segunda vida en el lado de CC de la planta fotovoltaica, de acuerdo con el diagrama principal a continuación.

Imagen 4a – Diagrama de principio antes de la integración Batería de 2ª vida 

vida 

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Desafortunadamente, después de consultar con el operador de la red local, no se otorgó el permiso para la integración de CC porque algunos componentes nuevos en ese momento aún no estaban técnicamente certificados. Unos meses después de la puesta en marcha, se resolvió el problema de la certificación. En caso de una futura expansión del sistema de almacenamiento de baterías de segunda vida, Futech optaría por la implementación de la tecnología DC debido a su mayor eficiencia de ida y vuelta.

Durante el mes de agosto de 2021, Futech integró y puso en marcha con éxito la batería de segunda vida en el demostrador Cloverleaf. Parámetros como el número de ciclos de la batería junto con su estado de salud se monitorean permanentemente para obtener una indicación de la vida útil esperada del sistema de segunda vida. Los primeros hallazgos parecen ser muy prometedores.

Viabilidad económica

Un aumento en el nivel de autoconsumo, provocado por un lado por la instalación de cargadores EV y por otro lado por la integración de una batería de segunda vida, permite al propietario de la instalación comprar una cantidad bastante alta de electricidad de Futech a una tarifa que es aproximadamente un 30% más bajo que comprarlo de la red. Futech, a su vez, se beneficia del hecho de que se puede ofrecer una mayor parte de la producción fotovoltaica al propietario de la instalación a una tasa significativamente más alta que cuando se inyectaría en la red, donde los precios suelen ser muy inciertos (alta volatilidad).

Un factor crucial para la viabilidad económica de integrar una batería de segunda vida en un PPA con un usuario final comercial es el costo de inversión del sistema de batería, ya que determina la tarifa a la que Futech (el inversionista) puede ofrecer electricidad al propietario de la instalación. . Este costo es relativamente alto en comparación con los nuevos sistemas de baterías. Sin embargo, se logró un tiempo de recuperación aceptable de 8,5 años para el proyecto Cloverleaf. Además, el propietario de la instalación podría beneficiarse inmediatamente del ahorro de costos y, además, participar en el afeitado máximo (reduciendo el consumo máximo).

Sobre los autores

Thomas Voets tiene una Maestría en Economía (2009) y desarrolló un interés especial en la economía ambiental. Desde 2015 trabaja para el instalador fotovoltaico belga Futech, donde es jefe del departamento de marketing. Thomas está fuertemente involucrado en el proyecto Horizon 2020 CIRCUSOL sobre modelos comerciales circulares para la industria de la energía solar.

Ismaël Ben-Al-Lal tiene un Máster como Ingeniero Industrial (2008) y es el fundador y CEO de U2P, un grupo formado por empresas activas en energías renovables como Futech e iLumen. Fue miembro del equipo solar belga en el World Solar Challenge 2007 y campeón de Europa como miembro del Formula Zero Team 2008.