Sistemas de almacenamiento - fuentes de alimentación para dispositivos eléctrico/ electrónicos. Función y Características

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Abstract — Efficient energy storage is a fundamental pillar of
the energy transition: it makes the production of renewable
energy more flexible and guarantees its integration into the
system. Find out which storage systems are the most efficient and
which one promises to drive the much-needed transition to a de-
carbonized electrical system most strongly.
Key words — Energy, Storage.
Resumen — El almacenamiento eficiente de energía es un pilar
fundamental de la transición energética: permite flexibilizar la
producción de energía renovable y garantizar su integración en el
sistema. Descubre qué sistemas de almacenamiento son los más
eficientes y cuál promete impulsar con más fuerza la tan necesaria
transición hacia un sistema eléctrico des carbonizado.
Palabras Claves— Energía, Almacenamiento.
I. INTRODUCCIÓN
a energía eléctrica puede ser fácilmente generada,
transportada y transformada. Sin embargo, hasta ahora no
se ha logrado almacenarla de forma práctica, fácil y
barata. Esto implica que la energía eléctrica debe generarse en
todo momento de acuerdo con la demanda y, en consecuencia,
las energías renovables de naturaleza no gestionable requieren
el apoyo de los sistemas de almacenamiento para integrarse,
evitar vertidos de energía limpia en períodos valle y dotar de
mayor eficiencia y seguridad al sistema eléctrico.
En un mundo que se encuentra en plena transición de las
energías fósiles a las fuentes renovables, como la energía
eólica y la solar, una mejora del almacenamiento de energía
eléctrica resulta de vital importancia para respaldar estas
tecnologías, asegurando que los sistemas de red estén
equilibrados y contribuyendo a aprovechar al máximo cada
megavatio verde generado.
La energía eléctrica no puede almacenarse como tal y es
necesario transformarla en otros tipos, como la energía
mecánica o la química. Los sistemas de almacenamiento
pueden aportar valor en todos y cada uno de los eslabones de
la cadena de suministro.
Dependiendo de su capacidad, los sistemas de
almacenamiento de energía se dividen en: almacenamiento a
gran escala, que se emplea en lugares en los que se trabaja con
escalas de GW; almacenamiento en redes y en activos de
generación, donde se trabaja con escalas de MW; y,
finalmente, almacenamiento a nivel de usuario final, que se
emplea a nivel residencial y se trabaja con kW.
II. DESARROLLO
1. ALMACENAMIENTO MECÁNICO DE ENERGÍA
Los SAE mecánicos almacenan energía potencial o cinética
que después es convertida en electricidad. El volante de inercia
es un dispositivo en continuo movimiento, accionado por una
máquina eléctrica (motor-generador eléctrico) que realiza el
intercambio de energía eléctrica a energía cinética y viceversa.
El volante y la máquina eléctrica tienen un eje de rotación
común, por lo que el control de la máquina eléctrica permite
controlar al volante de inercia.
Otro SAE mecánico es la compresión de un gas
(generalmente aire) a altas presiones. El aire comprimido se
almacena en estructuras subterráneas (p ej., cavernas, mantos
acuíferos o minas abandonadas) o en un sistema sobre la
superficie de tanques o tuberías. Para generar electricidad, el
aire se mezcla con un combustible (p. ej. gas natural), se quema
y se expande a través de una turbina de gas convencional que
mueve un generador.
El rebombeo hídrico es una tecnología madura. Su principal
desventaja es que no existe una metodología adecuada para
determinar el valor económico del almacenamiento de energía
por rebombeo hídrico en el contexto del Mercado Eléctrico,
considerando todos los productos y servicios conexos que esa
tecnología puede ofrecer.
Ejemplo:
En un sistema de almacenamiento de energía de utilidad en
arranques y regulación de sistemas mecánicos;
SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO
STORAGE SYSTEMS
Autor : TORRES PALOMINO JOE R.,
Universidad Técnica “Luis Varga Torres”- Facultad de Ingenierías (FACI)
Pertenecientes al 9no Ciclo en la carrera de Ingeniería Eléctrica – Paralelo “A”
joe.torres.palomino@utelvt.edu.ec
L

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Fig. 1. Sistema de almacenamiento mecánico
Medios de transmisión para transmitir energía mecánica
entre, a través de medios de transmisión (8, 9, 11-16), un
elemento giratorio (24) propulsado del vehículo y un
dispositivo de almacenamiento de energía (1-4) que
comprende un resorte espiral (1) dispuesto en un eje giratorio
(3); Un sistema de enclavamiento (5, 6) conectado al eje (3)
para alternativamente bloquear el resorte (1) o mantenerlo en
una situación liberada en la que los medios de transmisión
hacen girar el eje giratorio (3) en un primer sentido tensando
el resorte (3) para almacenar energía mecánica, mientras que
el giro del eje (3) en sentido contrario, libera la energía
mecánica almacenada en el resorte (1) de manera que los
medios de transmisión hacen girar el elemento giratorio (24)
para arrancar el vehículo.
2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA CALORÍFICA
El sistema de almacenamiento térmico abarca una variedad
de tecnologías que almacenan la energía calorífica en
recipientes aislados utilizando diferentes métodos. Uno de
estos métodos es la utilización de materiales con cambio de
fase para el almacenamiento de energía como calor latente.
Estos materiales con cambio de fase cuentan con la capacidad
de almacenar o liberar grandes cantidades de energía como
calor latente durante la fusión y la solidificación.
Otro grupo de sistemas de almacenamiento de energía
térmica utiliza las sales fundidas como componentes clave en
las centrales de concentración solar. Las plantas termosolares
integran sistemas de almacenamiento térmico con sales
fundidas, con los sistemas Fresnel, sistemas de concentración
con torre central, los sistemas de discos parabólicos y los
sistemas de canal parabólico.
El Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias
(INEEL) ha realizado investigaciones sobre el diseño,
desarrollo y aplicaciones de prototipos de sistemas
termosolares, principalmente de tipo canal parabólico para la
generación de calor de proceso industrial y platos parabólicos
para generación de electricidad. El objetivo es dotar a la
industria nacional de una alternativa energética adicional que
se integre en sus esquemas de generación de calor de proceso
industrial.
Fig. 2. Sistemas de captación de energía fotovoltaica
Fig. 3. Almacenamiento de energía fotovoltaica
3. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN FORMA DE AIRE
COMPRIMIDO
En la actualidad, el almacenamiento de energía es una de las
grandes áreas de investigación en renovables. Existen muchas
y diferentes técnicas en investigación y desarrollo para ayudar
a contrarrestar uno de los principales argumentos en contra de
las energías renovables, su falta de acoplamiento entre la
producción de las mismas y su demanda por parte de los
usuarios. Los diferentes sistemas de almacenamiento que se
pueden usar dependen de lo que se requiera en cada
momento: mucha potencia en poco tiempo, ganar tiempo de
energía, o mejorar la calidad del servicio y dar estabilidad a la
red.

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En esta ocasión nos vamos a centrar en el almacenamiento
de energía por medio de aire comprimido. Conocido
como CAES (Compressed Air Energy Storage), el aire a altas
presiones es almacenado en depósitos bajo tierra naturales o
artificiales (minas abandonadas, cavidades rellenas en
soluciones minerales ó acuíferos) durante las horas de baja
demanda. Posteriormente, en las horas pico, el aire almacenado
se expande, moviendo un turbo generador. El almacenamiento
por aire comprimido procura mucha potencia, pudiendo llegar
a los 100 MW, y es una buena solución para dar estabilidad a
la red.
El almacenamiento de energía con aire comprimido es un
método no sólo ecoeficiente y limpio, sino económico. En
1973 se instaló en Alemania la primera planta de
almacenamiento de energía en aire comprimido, haciendo uso
de las cuevas naturales del subsuelo como almacén. Más tarde
se han ido instalado posteriores plantas similares en Estados
Unidos.
La filosofía de este tipo de plantas se basa en aprovechar la
energía eléctrica sobrante y de bajo coste para comprimir el
aire en un almacenamiento subterráneo, y más tarde utilizarlo
para alimentar una turbina generadora para alimentar a la red
eléctrica durante los periodos de alta demanda energética.
Entrando en algunos detalles de funcionamiento, el aire se
comprime de forma escalonada, con enfriamientos
intermedios, con lo cual se consigue un buen rendimiento en la
etapa de almacenamiento de energía en los períodos en los que
la red tiene excedente de energía.
Fig. 4. Sistema de almacenamiento de Aire comprimido

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Bibliografía
[1] Impacto de la incorporación del vehículo eléctrico en la integración de las
energías renovables en el sistema eléctrico – Nuria Galindo Martín (2010)
Qué hacemos para poner a cargar el coche en casa – Pedro de la Mata
Gómez (2010)
[2] Estudio de un sistema de almacenamiento de energía eólica por medio de
baterías – Samuel Vélez Moreno (2012)
[3] Viabilidad técnica para la explotación y separación isotópica de Li y
prospectiva en el mercado de baterías ión-Li y de Li como material base
de diseño en reactores de fusión nuclear – José Luis Herranz García
(2013)
[4] http://www.mpptsolar.com/es/baterias-serie-paralelo.html (junio 2016)
[5] http://www.olajedatos.com/documentos/baterias_plomo.pdf (junio 2016)
[6]http://ametic.es/sites/default/files//media/Anexo1_Estudio_bat_estado_art
e%20(1).pdf (junio 2016)
[7] http://www.ree.es/es/red21/idi/proyectos-idi/proyecto-almacena (abril
2016)