Almacenamiento de energía en distribución eléctrica

1 Trabajo de Fin de Master Sistemas de Energía Eléctrica Almacenamiento de energía en distribución eléctrica Autor: Christopher de Jesús Liranzo Paulino Tutor: Jose Luis Martínez Ramos Manuel Burgos Payan Departamento de Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 2 3 Trabajo de Fin de Master Sistemas de Energía Eléctrica Almacenamiento de energía en distribución eléctrica Autor: Christopher de Jesús Liranzo Paulino Tutor: Jose Luis Martínez Ramos Manuel Burgos Payan Departamento de Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 4 5 Trabajo de Fin de Master: Almacenamiento de energía en distribución eléctrica Autor: Christopher de Jesús Liranzo Paulino Tutor: Jose Luis Martínez Ramos Manuel Burgos Payan El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2017 El Secretario del Tribunal 6 7 Agradecimientos En primer lugar, quiero agradecer a Dios por darme la oportunidad de continuar mi formación profesional como ingeniero eléctrico en esta prestigiosa escuela. Quiero agradecer al gobierno de la República Dominicana, que en busca de desarrollar su potencial humano, ha creado políticas educativas a nivel superior, de la cual he sido beneficiado con una beca del Ministerio de Educación Superior Ciencia y Tecnología (MESCYT), para seguir desarrollando mi potencial, y aportar lo necesario para el desarrollo de mi país. Quiero agradecer a mis padres (Luz del alba Rosario Garabito y Adolfo De Jesús Liranzo González), por brindarme su apoyo en todo momento, y confiar plenamente en que la educación es el eje principal del progreso. A Rocio Yinet Marte Baez, por su apoyo incondicional en todo el trayecto de este proyecto, por su comprensión, entendimiento y sacrificio, pieza fundamental en la motivación de este master. Quiero agradecer a mis tutores (José Luis Martínez Ramos y Manuel Burgos Payan), por su ardua colaboración en el desarrollo de este trabajo de fin de master. De igual manera en calidad de profesor, quiero agradecerle por el aporte sustancial de los conocimientos y temas visto en clase durante este año académico. A mis compañeros de piso, por brindarme su apoyo y colaboración en cada momento que solicité, por aclararme todas las dudas que en algún momento sustentaba, y por brindarme una mano amiga en todo este período académico. Finalmente, y no menos importante, quiero agradecer a todo el departamento de ingeniería eléctrica, por tener a mi disposición siempre la calidad de servicio, y ayuda a las dudas que he presentado tanto en conocimientos como en procedimientos. 8 9 Resumen Las empresas distribuidoras se relacionan a diario con escenarios desfavorables en el suministro de energía, como son interrupciones de suministros, sobre cargas de transformadores y líneas eléctricas, incremento de la demanda en horas punta, donde el precio de la energía es elevado. Por estas razones en este trabajo se propone el almacenamiento en redes eléctricas de distribución. En primera instancia se describen los diferentes tipos de almacenamiento, se describen sus ventajas y desventajas, y la utilización del almacenamiento en las diferentes etapas de los sistemas eléctricos de potencia. Como eje principal de este trabajo, se evalúan las diferentes tecnologías de almacenamiento considerando diferentes criterios, para que posteriormente dependiendo al escenario que se enfrenten en las redes de distribución, sean incorporadas analizando siempre su rentabilidad. Se evalúa un sistema de almacenamiento desde varias perspectivas. En primer lugar, se analiza la rentabilidad de un sistema de almacenamiento de energía como empresa distribuidora, con el objetivo principal de recortar la punta de la demanda a lo largo del año, haciendo un ejercicio de carga y descarga diaria durante todo el año, con el fin de minimizar la compra de energía en períodos de alto coste. Los resultados obtenidos, muestran que el dimensionamiento óptimo de un sistema de almacenamiento está relacionado directamente con el coste de inversión. Del mismo modo se observa que el parámetro técnico que permite una mayor mejora desde el punto de vista de la reducción de coste para las empresas de distribución es el período de vida útil del sistema de almacenamiento de energía. Se analiza de igual manera el uso de un sistema de almacenamiento desde el punto de vista del consumidor, en donde se comparan varios clientes con diferentes niveles tarifarios, y se diagnostica la rentabilidad de diferentes sistemas de almacenamiento para la reducción de picos de demanda a lo largo del año. Es decir, se analizan los datos del año 2016, de cada cliente y se verifican las ventajas y desventajas, si en ese año cada cliente tuviera instalado un sistema de almacenamiento de energía. En donde, se proponen diferentes dimensionamientos de sistemas de almacenamiento de energía, para haciendo diferentes análisis se determina el tamaño óptimo que se debe usar en cada nivel tarifario, dependiendo del consumo, y el coste de inversión. Hay que destacar que para este estudio se analiza una red de distribución de la República Dominicana, en donde el sistema eléctrico tiene una complejidad técnico-económica, que 16 magnitud, sin embargo, sus limitaciones geográficas y el gran costo de inversión, que poseen estas tecnologías, han hecho que se indague en nuevos procedimientos, procesos y sistemas para almacenar energía, y transformarla en energía eléctrica, con el fin de mantener los sistemas eléctricos de potencia en balance energético. [1] El propósito principal de los sistemas de almacenamiento es permitir la acumulación de energía, en determinados períodos de tiempo, para poder ser despachada o utilizada en otros. Cuando observamos el modelo actual de generación y consumo energético, es de notar que la energía generada es directamente consumida, solo unos momentos después, lo que puede provocar que cualquier perturbación o desequilibrio puntual, debe ser compensando por otra fuente de energía. [2] La energía almacenada en períodos valle, es devuelta a la red durante los picos de demanda pasando así a satisfacer la demanda energética con una sola planta de generación, operando a un rendimiento más elevado, cuando sin almacenamiento se precisaba de dos plantas de generación operando durante largos intervalos de tiempo a bajo rendimiento. Cuando se dispone de sistemas de almacenamiento se precisa lograr lo siguiente: • Balance entre demanda y consumo. • Gestionar las redes de transmisión y distribución • Promocionar la gestión de la demanda • Mejorar la competitividad y seguridad de la red eléctrica. 17 2 Tecnologías Utilizadas para el Almacenamiento de Energía l Almacenamiento de energía consiste conservar energía, para luego ser liberada en su forma original, o en otra que a la que ha sido transformada. En la actualidad se almacena energía en forma de energía cinética o potencial, para a posteriori ser convertida en energía eléctrica. En la tabla 1. Se muestra las diferentes tecnologías que se utilizan para el almacenamiento de energía [3]. Tabla 1. Almacenamiento por tipo de tecnología [3] Almacenamiento de energía Energía cinética Energía potencial Tecnologías térmicas Tecnologías eléctricas Tecnologías mecánicas Tecnologías químicas Tecnologías electroquímicas A continuación, se recurre a describir cada tipo de almacenamiento especificado en la tabla anterior, con la finalidad de entender su tecnología, su fiabilidad y su rentabilidad en el mercado de la energía eléctrica [3]: 2.1 Energía cinética La energía cinética se define como la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. Cuando hablamos de almacenamiento de energía cinética, se destacan tres tipos de tecnologías que son las siguientes: E 18 2.1.1 Tecnologías Térmicas El almacenamiento térmico es un método, de almacenamiento que aprovecha el calor, subiendo o bajando la temperatura de una sustancia, cambiando la fase de la sustancia o una combinación de estos [3]. En este tipo de almacenamiento hay que tomar en cuenta tres criterios básicos [4]: Período de acumulación: Tiene en cuenta el período de tiempo de acumulación, que puede ir desde una acumulación a corto plazo (horaria, diaria) a una acumulación a largo plazo (mensual, anual). Temperatura acumulada: Se puede diferenciar entre acumulación de frío y acumulación de calor a baja, media y alta temperatura. Principio básico de acumulación: en el que se definen tres sistemas básicos: sensible, latente y termoquímica. En la figura 1 [5], se muestra un esquema básico de un sistema de almacenamiento térmico, que desglosa lo expuesto anteriormente [6] [7]: • Almacenamiento sensible: Sistemas basados en el calor específico del medio de acumulación, que generalmente está almacenado en un acumulador debidamente aislado. • Almacenamiento latente: Sistemas basados en el calor latente, o de cambio de fase, de los materiales de acumulación, que son capaces de liberar/absorber energía durante los procesos de cambio de fase a una temperatura constante. Ilustración 1. Sistema térmico de almacenamiento 19 • Almacenamiento termoquímico: Sistemas basados en la capacidad de las reacciones químicas de generar o consumir energía. 2.1.1.1 Ventajas del almacenamiento térmico • La acumulación de calor procedente de sistemas de recuperación de energía térmica residual permite reducir el consumo de energía primaria en usos industriales, en edificios con elevados consumos térmicos o en centrales de generación eléctrica [3]. • Absorber los consumos en horas pico y disminuir el tamaño de los sistemas de generación. • Reducir desviaciones temporales entre los perfiles de generación y de consumo. • Facilitar la utilización de fuentes de energías renovables. • Optimizar los sistemas híbridos de generación con distintas fuentes de energía y calor residual, muy común en procesos industriales, redes de distribución de calor y/o sistemas de climatización de edificios. • Capacidad para combinar sistemas de almacenamiento basados en calor sensible con bombas de calor, potenciando su uso en los sistemas de calefacción y refrigeración de edificios. 2.1.1.2 Desventajas del almacenamiento Térmico • La inserción de los sistemas de generación en acumuladores domésticos, presenta limitaciones importantes de gestión y rendimientos mejorables. • La acumulación de calor termoquímica se encuentra en sus primeras fases de investigación. • No existe regulación para el potencial mercado de la energía térmica almacenada. 20 • Reducido número de experiencias en el uso de acumulación estacional y los sistemas de gestión de carga y descarga. [8] 2.1.2 Tecnologías Eléctricas Las tecnologías eléctricas que se han trabajado para el almacenamiento de energía, han basado su enfoque en supercondensadores o ultracondensadores y superconductores, bridándole al sector un punto de partida importante, para que, en un futuro próximo, estas tecnologías eléctricas de almacenamiento puedan ser explotadas en mayor dimensión. 2.1.2.1 Almacenamiento de energía por Supercapacitores o Supercondensadores Los supercondensadores (figura 2), son dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica en forma de cargas electroestáticas confinadas en pequeños dispositivos, formados por pares de placas conductivas separadas por un medio dieléctrico. La construcción y funcionamiento es similar a un condensador convencional a gran escala. Un supercondensador puede llegar a tener capacidades del orden de miles de faradios. Los supercondensadores se caracterizan por poder ser cargados y descargados en brevísimos períodos de tiempo, del orden de segundos o menos, lo cual los hace especialmente apropiados para responder ante necesidades de puntas de potencia o ante interrupciones de suministro de poca duración. Ello es debido a que el almacenamiento de cargas es puramente electroestático [9]. Ilustración 2. Supercondensadores 21 2.1.2.1.1 Ventaja del almacenamiento de energía con supercapacitores o supercondensadores • La principal ventaja de los superconductores es la capacidad de inyectar potencia, aunque con poca densidad de energía. • Los supercondensadores son la rapidez con que se cargan y descargan. • Pueden proporcionar corrientes de carga altas, cosa que deteriora a las baterías. • No necesitan mantenimiento. • No presentan en su composición elementos tóxicos. 2.1.2.1.2 Desventaja del almacenamiento de energía con supercapacitores o supercondensadores • La principal desventaja de los supercondensadores es la limitada capacidad de almacenar energía, y a día de hoy, su mayor precio. 2.1.3 Almacenamiento por la energía magnética de los superconductores Los sistemas de almacenamiento de energía magnética por superconducción (SMES) fueron diseñados originalmente para satisfacer variaciones en la demanda diurna. Quizás su mejor característica es que es altamente eficiente; se ha estimado que una unidad puede tener un 90% de eficiencia [10] [11]. Las unidades de almacenamiento de energía magnética por superconducción (SMES) almacenan energía de la misma forma que lo haría un inductor convencional. Ambos, almacenan energía en el campo magnético creado por las corrientes que fluyen a través de un alambre bobinado. La principal diferencia radica en que, en el SMES, una corriente continua fluye a través de un hilo/cable superconductor; esto significa que dicho hilo/cable se encuentra a temperaturas criogénicas y no muestra resistencia conductiva alguna [12]. El hecho que no exista resistencia óhmica en el alambre implica que no hay disipación térmica, por consiguiente, la energía puede almacenarse en el SMES virtualmente por tiempo indefinido hasta que sea requerida. Dado que la energía es almacenada como corriente circulatoria, puede extraerse de las unidades SMES con una respuesta casi 22 instantánea siendo entregada o almacenada en períodos que varían de fracciones de segundos a algunas horas [12]. 2.1.3.1 Ventajas de almacenamiento por la energía magnética de los superconductores • Tienen la capacidad de proveer energía al sistema (reserva rodante o spinning reserve) si se presenta una pérdida en la generación. • Pueden proveer estabilidad durante transitorios ya que amortigua las oscilaciones presentes en las líneas de transmisión. • Pueden amortiguar cambios bruscos de tensión. • El sistema de almacenamiento en general es relativamente pequeño en tamaño en comparación con otros sistemas de almacenamiento y su ubicación no se ve limitada a algún área específica. 2.1.3.2 Desventajas de almacenamiento por la energía magnética de los superconductores • La necesidad de disponer de un sistema de enfriamiento. • La necesidad de disponer de sistemas modulares para favorecer la escalabilidad de los sistemas. • El coste se torna muy elevado. • Los elementos que se utilizan son muy escasos, para las bobinas superconductoras. Como por ejemplo el helio, que se utiliza para los procesos de enfriamiento de estas bobinas superconductoras. • La dificultad de disponer de elementos superconductores en forma de cables robustos a causa de que muchos de los materiales superconductores son cerámicos difíciles de industrializar y de implementar en forma de bobinas. 23 2.1.3 Tecnologías Mecánicas Cuando nos referimos a las tecnologías mecánicas que se utilizan para el almacenamiento de energía, debemos considerar que lo podemos hacer en forma de energía cinética o energía potencial, por la gran repercusión de la mecánica en los diferentes extractos. 2.1.3.1 Volantes de Inercia Los volantes de inercia (Figura 3), son dispositivos mecánicos que permiten el almacenamiento de energía cinética de rotación que es facilitada por un motor eléctrico, de la misma manera que se utiliza una cuerda enrollada a la peonza para comunicarle energía cinética rotacional. Estos dispositivos se caracterizan por su elevado momento de inercia, lo que les confiere una gran resistencia a los cambios de energía rotacional. Fundamentalmente, se puede considerar una batería mecánica que requiere para cargarse un aporte de energía que aumente su velocidad de rotación, función que realiza la máquina eléctrica conectada al volante de inercia cuando dicha máquina trabaja como motor eléctrico. Al igual que ocurre con la peonza, es esencial que las pérdidas por rozamiento estén minimizadas [3]. 2.1.3.1.1 Ventajas de almacenamiento de energía con volantes de inercia 1. No contienen sustancias tóxicas. 2. Se puede almacenar gran cantidad de potencia y de energía. 3. Muy rápida capacidad de respuesta. 4. Poco mantenimiento y esperanza de vida de 20 años (más de 100.000 ciclos). Ilustración 3. Componentes de volante de inercia 24 5. Elevada eficiencia de energía (alrededor del 85%). Algunos autores agregan que las eficiencias de estos podrían llegar a ser mayor de 95%, pero en la realidad no es más que el 85%. 2.1.3.1.2 Desventajas de almacenamiento de energía con volantes de inercia: 1. Tiene un elevado coste inicial, aunque se estima que, para su penetración en el mercado, irá disminuyendo a medida que pasan los años. 2. Utilización de equipamiento pesado para asegurar su correcto funcionamiento. 2.2 Energía potencial 2.2.1 Tecnologías mecánicas 2.2.1.1 Almacenamiento por bombeo (hidroeléctrica reversible) Una central hidroeléctrica de bombeo es un tipo especial de central hidroeléctrica que tiene dos embalses (como se muestra en la figura 4). El agua contenida en el embalse situado en el nivel más bajo (embalse inferior), es bombeada durante las horas de menor demanda eléctrica al depósito situado en la cota más alta (embalse superior), con el fin de turbinarla, posteriormente, para generar electricidad en las horas de mayor consumo eléctrico [3]. Ilustración 4. Almacenamiento de energía por bombeo 25 2.2.1.2 Ventajas de almacenamiento de energía por bombeo • Permiten una mejora en la eficiencia económica de la explotación del sistema eléctrico al almacenar electricidad en forma de agua embalsada en el depósito superior. Constituye en la actualidad la forma más económica de almacenar energía eléctrica. 2.2.1.3 Desventajas de almacenamiento de energía por bombeo • Las limitaciones geográficas. • Las limitaciones impuestas por las actuales turbinas reversibles, que no satisfacen todos los requerimientos de estabilidad en la zona de operación entre los dos modos, así como por la falta de flexibilidad en las condiciones de trabajo de las mismas. Actualmente, no permiten bajos regímenes de funcionamiento debido a su alta sensibilidad al nivel hidráulico. • Las limitaciones impuestas por los tiempos de arranque y de transición entre regímenes de funcionamiento. 2.2.2 Almacenamiento de energía por aire comprimido El almacenamiento de energía por aire comprimido es 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. En la figura 5 se muestra un esquema correspondiente a este tipo de almacenamiento [5]: 32 almacenamiento donde se requiera, para producir esta energía demandada. En fin, lo que se requiere es proponer pequeños almacenamientos al extremo de líneas sobrecargadas. En diferentes sistemas eléctricos, ante diferentes perturbaciones se dividen en islas aisladas. En esta ocasión lo que se estipula es tener generación disponible para suplir la demanda ante estas situaciones de emergencia. Se puede utilizar almacenamiento para hacer el suministro de potencia a los consumidores, ante esta situación. Lo que provocaría que con generadores de poca capacidad y un sistema de almacenamiento se resuelva el problema. 2.3.3 Utilidad del almacenamiento en redes de distribución El almacenamiento en las redes de distribución puede utilizarse para atrasar o evitar inversiones necesarias para mantener la adecuada capacidad en las redes de distribución, para alimentar todas las cargas. El aplazamiento de las mejoras podría ser el reemplazo de un transformador de distribución viejo o sobre cargado en una subestación o instalar conductores más gruesos en una línea de distribución. Cuando un transformador se sustituye por uno de mayor capacidad, la capacidad de este se selecciona de forma tal que se tenga en cuenta el crecimiento de la carga en un período de unos 15 a 20 años. Por lo tanto, gran parte de esta inversión es sub utilizada la mayoría del tiempo de vida útil del equipo. La instalación del nuevo transformador puede aplazarse usando un sistema de almacenamiento para descargar el transformador durante los períodos de pico, así se extiende su vida operacional durante varios años. Si el sistema de almacenamiento se encuentra dentro de un contenedor, de forma tal que se pueda trasladar físicamente, se pudiera mover a otras subestaciones que lo necesitaran una vez deje de necesitarse, para así maximizar el retorno de la inversión. El resultado de esta estrategia es que también se puede disminuir el riesgo siempre presente de que el crecimiento de la carga planeado no ocurra, lo que podría echar por tierra la inversión hecha en la distribución. Este podría ser el caso cuando una inversión grande, como un gran supermercado o un barrio residencial, no se materializan debido a que el constructor retrasa o cancela el proyecto después de que la infraestructura eléctrica ya se ha desarrollado para el incremento de la nueva carga. El almacenamiento no solo permite el aplazamiento del punto de decisión de la mejora, sino que también proporciona 33 tiempo para evaluar con certeza si el incremento de la carga se materializará, tiempo que podría ser de dos a tres años. Los sistemas de almacenamiento que se usan para el aplazamiento de las mejoras en las redes de distribución podrían apoyar simultáneamente en el control de voltaje en las líneas de distribución. Los equipos regulan el voltaje dentro de límites específicos mediante los reguladores de las tomas de los transformadores en las subestaciones de distribución y capacitores variables para alimentar el reactivo de las cargas. Esto es especialmente importante en las líneas radiales largas, donde se encuentre una carga grande, como un equipo de soldadura de arco, o una planta fotovoltaica residencial, podría causar inaceptables desviaciones de voltaje en los clientes cercanos. Estas fluctuaciones de voltaje podrían ser amortiguadas efectivamente con una cantidad mínima de potencia real cargada por un sistema de almacenamiento [8]. 2.3.4 Utilidad del almacenamiento al consumidor final (Cliente doméstico o industrial) Uno de los objetivos de este trabajo es demostrar de qué manera se puede utilizar almacenamiento para brindarle seguridad a los consumidores que se encuentran aguas abajo de los sistemas de almacenamiento contra eventos de corta duración que afectan la calidad de la energía servida a las cargas de los consumidores. Cuando nos referimos a los eventos que podrían afectar la calidad del servicio, nos enfocamos en lo siguiente: • Variación de tensión • Bajo factor de potencia. • Presencia de armónicos. • Interrupciones del servicio. En fin, los sistemas de almacenamiento se descargan lo necesario, para amortiguar cualquier evento; al que ha sido sometido. Cabe destacar que estos eventos pueden durar desde pocos segundos hasta varios minutos. Cuando hay una interrupción de suministro, se puede utilizar de forma efectiva el almacenamiento de energía. Este servicio requiere que tanto el sistema de almacenamiento como las cargas de los clientes se encuentren aislados durante el corte 34 de suministro y que sea capaz de sincronizarse a la red cuando el suministro se restablece. La capacidad de energía del sistema de almacenamiento con respecto al tamaño de la carga que está protegiendo determina el tiempo que el almacenamiento puede servir a la carga. El desplazamiento en el tiempo de la venta de energía eléctrica a los clientes significa un sistema de almacenamiento que se usa por los consumidores finales de energía (clientes de la compañía eléctrica) para reducir sus consumos globales de energía y con ello el costo de esta. Los clientes cargan el almacenamiento durante las horas de valle cuando el precio de la energía es bajo, después descargan esta energía cuando se aplican los precios de la energía para las horas de pico. Esta aplicación es similar al desplazamiento en el tiempo de la energía eléctrica, aunque aquí los precios de la energía se basan en la tarifa eléctrica para el cliente, mientras que para cualquier hora el precio para el desplazamiento en el tiempo de la energía se refiere al precio del mercado eléctrico. El almacenamiento de energía puede ser usado por los usuarios (clientes de la compañía eléctrica) para reducir sus costos globales de electricidad reduciendo su demanda durante los períodos de pico especificados por la compañía. Por ejemplo, para el caso concreto de la República Dominicana, las compañías de distribución de energía eléctrica, para evitar un cargo adicional por la demanda, las cargas deben reducirse durante todas las horas del período de recargo por la demanda, usualmente durante un período específico de tiempo (de 17:00 p.m. a 23:59 pm) y en días específicos (con mayor frecuencia los días entre semana). Este recargo varía dependiendo de la programación de la demanda diaria que se haya estructurado, y el costo varía dependiendo el porcentaje de desviación con relación a la energía real consumida comparándola con la energía programada. Los recargos a la demanda más significativos son los que se basan en la máxima carga durante el período de pico de la demanda (por ejemplo, 18:00 p.m. a 22:00 p.m.) en cualquier época del año. Estos recargos a la demanda están impuestos por las organizaciones competentes, con el propósito fundamental de poseer una fina estimación del consumo y una cantidad estructurada de la energía que se requiere comprar [22]. 35 3 Evaluación de las diferentes tecnologías de almacenamiento energético n esta sección se busca analizar y detallar la clasificación de las tecnologías según su grado de desarrollo (ver anexo A). De la misma manera se compara el coste de la energía por el sistema de almacenamiento, dependiendo del tipo de tecnología que se esté utilizando. Basado, en las estrategias de cálculos que posteriormente se mencionarán, se recurre a realizar comparaciones, y comprobar la factibilidad y viabilidad de los diferentes sistemas de almacenamiento en una red de distribución [23]. En primera instancia, se empezará detallando el grado de madurez que poseen los diferentes sistemas de almacenamiento (ver tabla 2 en anexo A), luego se evalúan bajo algunos criterios y se realiza un análisis de coste para su posterior incorporación ante diferentes escenarios que se podrían presentar en las redes eléctricas de distribución y en los consumidores finales de energía eléctrica (ver anexo A) [24]. Basado en el grado de desarrollo de las diferentes tecnologías de almacenamiento, se escogen las tres tecnologías más viables, para comprobar su rentabilidad. Para ello también se toman en cuenta las ventajas que ofrecen, y el dimensionamiento para ser instaladas a nivel de distribución. En la tabla 3, (ver anexo A), se analizan las características de las posibles tecnologías a evaluar, para su incorporación en redes eléctricas de distribución y en los clientes finales pertenecientes a las diferentes empresas de distribución. Basados en estas características, se analiza una comparación directa de cada tipo de tecnología de almacenamiento, y en la sección 3.1, se inicia con el proceso de comparación. E 36 3.1 Criterios de evaluación de las diferentes tecnologías de almacenamiento Según los datos mostrados en el anexo A, se comparan todos los criterios de evaluación, para la selección de un sistema de almacenamiento, para su posterior aplicación a una red de distribución. 3.1.1 Eficiencia Ilustración 7. Eficiencia de cada tecnología evaluada En esta gráfica podemos observar la eficiencia que presentan los diferentes tipos de tecnologías evaluados. Esta evaluación se refiere al rendimiento de carga y descarga en cuanto al ciclo completo. Se puede verificar que los almacenamientos por bobinas superconductoras, los supercapacitores y volantes de inercia poseen mejor eficiencia que las demás tecnologías. (Ver anexo A) 75% 94% 70% 90% 88% 95% 95% EFICIENCIA DE CADA TECNOLOGÍA 37 3.1.2 Durabilidad Ilustración 8. Durabilidad En esta gráfica podemos observar la durabilidad de los diferentes sistemas de almacenamiento presentados, en donde es de notar que el almacenamiento por bombeo es el de mayor duración, sin embargo, hay que evaluar si es necesario una alta durabilidad en los diferentes escenarios que se pueden presentar en los sistemas eléctricos de distribución. 3.1.3 Densidad de energía y potencia de almacenamiento En este caso ya se ha descartado el sistema de almacenamiento por bombeo. El motivo que los sistemas de almacenamiento tienen limitaciones geográficas y el objetivo de este trabajo es ponderar un sistema de almacenamiento para las redes de distribución y uso doméstico. (para más detalle ver anexo A) Ilustración 9. Densidad de energía y potencia de almacenamiento por tecnologías 38 En este caso se evalúa la densidad de energía y potencia de almacenamiento. Este tema tiene mucha relevancia para las redes de distribución y los clientes finales. Es de notar que las baterías de Ion-Litio, las baterías de flujo redox y los sistemas CAES, son los que poseen mayor densidad de potencia y energía de almacenamiento. 3.4.1 Tiempo de respuesta Ilustración 10. Tiempo de respuesta (Minutos) Un punto muy importante ante perturbaciones transitorias que se presentan en los sistemas eléctricos de distribución es el tiempo de respuesta. En esta gráfica se puede verificar que los sistemas CAES para este tipo de funciones no sería factible. 3.1.5 Coste de la energía almacenada El aspecto de mayor repercusión en todo el ámbito de los negocios es el aspecto económico. El almacenamiento de energía será la mejor alternativa siempre que sea la solución más factible, económicamente hablando. En este capítulo, se verificará la rentabilidad del almacenamiento, y las tecnologías de almacenamiento más factible para ser utilizada en las redes de distribución y en los consumidores finales. La mayoría de las tecnologías analizadas anteriormente están todavía en una fase de intenso desarrollo tecnológico y esto se traduce en unos costes elevados. Instalaciones de bombeo de agua o baterías de plomo son tecnologías maduras (el desarrollo tecnológico de las baterías de plomo se ha llevado a cabo desde hace más de 140 años), pero otras tecnologías, como baterías de litio, de sodio-azufre, baterías de flujo, supercapacitores, etc., son relativamente jóvenes. Por estos motivos es fundamental la evaluación de costes para los sistemas de almacenamiento, de manera que se pueda comparar el valor del kWh 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Volantes de Inercia CAES Baterías ion Litio Baterías de flujo Redox Supercapacitores Bobinas Superconductoras TIEMPO DE RESPUESTA (MIN) 39 almacenado según diferentes tecnologías respecto al valor medio del kWh puesto en la red eléctrica según mercado. Es necesario comparar la factibilidad almacenamiento en los consumidores finales, mirándolo desde el punto de vista económico, dimensionamiento físico, beneficios y utilidad. 3.1.5.1 Evaluación de costes de los sistemas de almacenamiento de energía 3.1.5.1.1 Coste de la energía generada por el sistema de almacenamiento LCOE Finalmente, el coste de la energía generada por el sistema de almacenamiento expresado en €/kWh se obtiene del cociente entre el coste total del sistema y la producción total de energía durante la vida útil del mismo [3]: 𝐿𝐶𝑂𝐸 = 𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐸𝑎∗ ∗∑[(1+𝑤) (1+𝑖)]𝑗(1+𝑖)𝑛 𝑗=𝑛 𝑗=𝑖 Fórmula 1. Coste de la energía generada por el sistema de almacenamiento LCOE A continuación, se presenta en la tabla 5 un resumen que contiene el coste de los diferentes sistemas de almacenamiento y sus características principales para su posterior utilización en las redes de distribución [14]: Tabla 2. Costes por tipo de tecnología (Datos extraídos de informe de ECOFYS sobre almacenamiento de energía, publicado en el año 2014). Tecnología Coste (€/kW) Coste (€/kWh) Eficiencia Tiempo de respuesta Bombeo 1,500 - 2,700 138 - 338 80-82% Seg-min Aire comprimido 960 - 1,250 60 - 150 60-70% Seg-min Volante de inercia 1,950 - 2,200 7,800 - 8,800 85-87% Instantáneo Baterías plomoacido 950 - 5,800 350 - 3,800 75-90% Milisegundos Baterías Ion-Litio 1,085 - 4,100 900 - 6,200 87-94% Milisegundos Baterías Redox 3,000 - 3,700 620 - 830 65-75% Milisegundos Supercapacitores - - 90-94%13 Milisegundos Superconductores - - 95%14 Instantáneo 40 Para un mejor análisis se especifica el coste promedio por kW y por kWh: Ilustración 11. Coste por KW Instalado Como se ha podido verificar, el coste por tipo de tecnología en cuanto a kW instalado y a kWh producido es muy diverso a la hora de elegir el tipo de sistema de almacenamiento. Las centrales hidroeléctricas de bombeo son actualmente la única solución económica para esta tarea, pero su dificultad geográfica y las capacidades de las nuevas plantas son limitadas o incluso completamente utilizadas. Tecnologías y conceptos están disponibles, pero todavía necesitan más tiempo para ser maduros y económicos. Las plantas Adiabáticas CAES tienen buenos cambios para convertirse en una alternativa a las plantas hidroeléctricas bombeadas después de una exitosa fase de pruebas en diferentes proyectos como por ejemplo el proyecto ADELE en Alemania; Pero, se necesitará probablemente otra década antes de que esta tecnología llegue a ser comercialmente disponible y rentable para los operadores. Ilustración 12.Coste por kWh producido 41 Las baterías sólo encontrarán su uso en sistemas descentralizados, ya que las tecnologías existentes son simplemente demasiado caras o necesitan una gran cantidad de recursos. La idea de almacenar la energía en hidrógeno o metano no es deseable debido a la baja eficiencia, pero es probable que juegue un papel en el futuro debido al gran potencial de almacenamiento. Como cada una de las tecnologías mostradas tienen sus propios beneficios y defectos, es posible que una mezcla de todos ellos entre en acción, dependiendo de las situaciones individuales hasta que en algún momento uno pueda avanzar lo suficiente y emerger sobre los demás [25]. Se analizará la rentabilidad para los diferentes tipos de tecnologías electroquímicas que han sido evaluadas, y a partir de ahí es necesario comprobar la viabilidad técnicaeconómica que representa cada una de ellas para una empresa de distribución de energía eléctrica, así como para los tipos de clientes que interfieren en las redes de dicha empresa. 48 aplique la SIE, deberán estar respaldadas en estudios que esta entidad realice cada cuatro años, que tomen en cuenta los criterios y disposiciones que constan en la mencionada Ley y en sus reglamentos. 4.9 Tipos de tarifas reguladas El pliego tarifario vigente establece dos grupos de tarifas para los clientes regulados: tarifas en baja tensión y en media tensión. Estas a su vez, se dividen en siete tipos diferentes: BTS1, BTS2, BTD, BTH, MTD1, MTD2 Y MTH. A continuación, en la tabla 6, se presenta una descripción de cada tipo de tarifa, y las condiciones que deben cumplir los consumidores para acceder a ellas para el mes de julio de 2016 [29]. Tabla 3. Cargos tarifarios TARIFA CARGOS TARIFARIOS SIE-044-2016 jul-16 BTS1 Cargos Fijos Menores o iguales a 50 kWh 0.76 € > a 50 kWh < o iguales a 75 kWh > a 75 kWh < o iguales a 100 kWh > a 100 kWh < o iguales a 125 kWh 2.75 € > a 125 kWh < o iguales a 150 kWh > a 150 kWh < o iguales a 175 kWh > a 175 kWh Cargos por Energía 0-75 kWh 0.09 € 76-200 kWh 201-300 kWh 0.14 € 301-400 kWh 0.22 € 401-500 kWh 501-600 kWh 601-700 kWh 701 - 1000 kWh 0.22 € > 1000 kWh BTS2 Cargo Fijo 2.75 € Cargos por Energía 0-75 kWh 0.12 € 76-200 kWh 201-300 kWh 0.17 € 301-400 kWh 0.23 € 401-500 kWh 501-600 kWh 601-700 kWh 701 - 1000 kWh > 1000 kWh 0.23 € 49 TARIFA CARGOS TARIFARIOS SIE-044-2016 jul-16 BTD Cargo Fijo 4.49 € Energía 0.15 € Potencia Máxima 19.88 € BTH Cargo Fijo 4.49 € Energía 0.15 € Potencia Máxima fuera de punta 5.07 € Potencia Máxima en horas de punta 28.25 € MTD1 Cargo Fijo 4.49 € Energía 0.16 € Potencia Máxima 9.72 € MTD2 Cargo Fijo 4.49 € Energía 0.15 € Potencia Máxima 6.81 € MTH Cargo Fijo 4.49 € Energía 0.15 € Potencia Máxima fuera de punta 1.95 € Potencia Máxima en horas de punta 19.71 € Estos cargos por tipo de tarifas tienen incluidos subsidios del gobierno que van desde el 18% hasta un 60%, dependiendo del tipo de tarifa. La aplicación de subsidios, en países en vías de desarrollo, a un servicio básico como el eléctrico, tiene el objetivo principal de permitir que los usuarios con poca disposición al pago, que generalmente corresponden a usuarios de escasos recursos, puedan acceder al mismo [27]. Otras políticas, además de promover la universalidad de los subsidios, buscan mejorar la competitividad de las industrias y comercios cuyos costes son muy dependientes del suministro eléctrico. En cualquier caso, el subsidio se traduce en un pago reducido por el servicio recibido. El problema con los subsidios es que, en la mayoría de los casos, son instrumentados a través de modificaciones directas a las tarifas técnicamente calculadas, lo cual origina distorsiones importantes en el mercado. Históricamente, se ha visto que los sectores eléctricos en los que se han intervenido las tarifas, aplicando subsidios al precio real de la energía, han sufrido problemas de sostenibilidad y, principalmente, la expansión del servicio se ha visto limitada. Sin embargo, la política de subsidios en este sector, no es de ninguna manera negativa, aunque genere distorsiones, ya que la electricidad es un bien vital para la ciudadanía, lo que lo diferencia de bienes que se comercializan en otros mercados. A demás, independientemente de la ideología política, para cualquier gobierno es deseable que todos, o la mayoría de sus ciudadanos, puedan acceder al servicio eléctrico. El problema 50 con las políticas en materia de subsidios, es que los mecanismos para su focalización, suelen ser distorsivos, además, envían señales erróneas a quienes los reciben. En el siguiente capítulo se analizarán diferentes escenarios que ocurren en las empresas distribuidoras y clientes finales con el uso de almacenamiento, usando como fuente principal los costes recibidos por los usuarios, con el subsidio correspondiente aplicado. 51 5.Caso de estudio: Red de distribución de energía eléctrica n este capítulo se analizarán diferentes escenarios de una red de distribución. Los datos corresponden a la evolución de su demanda del año 2016. Los escenarios que se evalúan son: potencia punta en el centro de transformación, se verifican las interrupciones programadas (para disminuir la compra de energía), y el posible uso de un sistema de almacenamiento en clientes industriales y domésticos. El propósito fundamental es evaluar la viabilidad económica de la posible instalación de un sistema de almacenamiento de energía para cada uno de los escenarios planteados, haciendo una comparación con otras posibles soluciones viables. [30] [31] [32] 5.1 Datos de la red de estudio En la tabla 7, se muestra el evolutivo del año 2016, correspondiente al consumo energético del circuito en evaluación. Es de notar que, debido a las características climatológicas de República Dominicana, el consumo energético no posee un pico relevante en cuanto a estaciones del año nos referimos. A continuación, se analizará el evolutivo de compra energética, publicado por la empresa distribuidora y se analizará la viabilidad económica de un almacenamiento energético en dicha red. Tabla 4. Consumo de red de estudio E ene-16 377,402,338 3,430,619 0.9090% 0.10 € 36,985,429.12 € 336,200.71 € feb-16 366,535,551 3,410,773 0.9305% 0.13 € 47,649,621.63 € 443,400.46 € mar-16 396,752,912 3,746,102 0.9442% 0.11 € 43,206,392.12 € 407,950.56 € abr-16 399,538,102 3,936,547 0.9853% 0.11 € 43,949,191.22 € 433,020.15 € may-16 439,437,094 4,154,349 0.9454% 0.14 € 61,521,193.16 € 581,608.92 € jun-16 431,173,720 4,328,910 1.0040% 0.13 € 56,914,931.04 € 571,416.09 € jul-16 443,283,519 4,507,985 1.0170% 0.15 € 66,492,527.85 € 676,197.82 € ago-16 440,672,991 4,388,745 0.9959% 0.15 € 63,897,583.70 € 636,368.05 € sep-16 440,677,880 4,502,246 1.0217% 0.10 € 43,627,110.12 € 445,722.38 € oct-16 433,985,568 4,498,486 1.0366% 0.12 € 52,512,253.73 € 544,316.84 € nov-16 401,559,230 3,967,931 0.9881% 0.10 € 39,754,363.77 € 392,825.17 € dic-16 407,248,104 4,046,301 0.9936% 0.14 € 57,829,230.77 € 574,574.68 € Total pagado Total pagado por el circuito Mes Compra de empresa kWh Consumo del circuito kWh Porcentaje de la empresa que representa el circuito Pago medio Euro/kWh 52 5.2 Almacenamiento en la distribuidora (Reducción del consumo energético anual en el circuito en evaluación) En este escenario se analizará la potencia máxima del circuito en evaluación y se procede a aplicar un sistema de almacenamiento, para al mismo tiempo analizar la reducción de costes que tendrá la empresa de distribución al momento de comprar energía eléctrica. Se procede a analizar los datos de potencia y energía del año 2016, del circuito en evaluación, se analizan 3 tipos de almacenamientos electroquímicos y se verifica su rentabilidad. El criterio utilizado para la evaluación será mediante el cálculo de ciclos de carga y descarga que realizará durante el año 2016. Haciendo uso del conjunto de potencias medias horarias para un año completo, según distintos tamaños de baterías, se puede estimar cuantos picos eliminará al año respecto al intervalo de mayor potencia demandada durante el año completo, que resulta ser de 8,722.74 kW, dicha potencia se produjo el 12 de julio de 2016. De este modo, por ejemplo, para una potencia máxima consumida en intervalos de 1 hora durante todo el año, un sistema de baterías de 1000 kW eliminará aquellas potencias superiores a 7,722.74 kW aprovechando el sistema para suplir aquellos intervalos en los que el consumo sea mayor. De esta manera la vida útil del sistema disminuirá acorde con el número de intervalos en los que el sistema actúe. En la Figura 14 se muestra lo explicado anteriormente. Para este día en concreto se usaría la batería para suplir 5 intervalos temporales de 1 hora aplicando un ciclo de descarga. Para estimar los ciclos de descarga que realizará la batería, se aplica el proceso determinado en el párrafo anterior respecto al año completo. Ilustración 14. Reducción de pico Horario 53 Si se asume un ciclo de carga por cada vez que se produce uno de descarga en el sistema, se calculará para distintos tamaños de las baterías el número de veces que entra acción al año, suponiendo que se mantenga el mismo consumo durante los años próximos y una vida útil de las baterías de ion-litio de 4500 ciclos, el resultado se expresa en la tabla 8: Tabla 5. Sistema de almacenamiento Ion-Litio (Datos de coste: informe de ECOFY) Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Capacidad de almacenamiento (kWh) Ciclo de carga y descarga utilizados en 1 año Vida útil (Años) Coste (Euros) 750 82.5 38 118 813,750.00 € 1000 108.56 325 13.8 1,085,000.00 € 1250 113.5 1,596 2.8 1,356,250.00 € 1500 165 2,968 1.5 1,627,500.00 € 2000 220 3,563 1.26 2,170,000.00 € 2500 275 4,011 1.12 2,712,500.00 € 3000 330 4,958 10 meses 3,255,000.00 € En la tabla 8, se determina el coste de un sistema de almacenamiento basado en baterías de Ion Litio, para diferentes potencias a suministrar, y con diferentes capacidades de almacenamiento energético. Del mismo modo es de importante relevancia destacar que los ciclos de carga y descarga fueron calculados con el histórico consumo del año 2016, correspondiente al circuito en cuestión. Se procede a realizar el mismo análisis suponiendo que se mantenga el mismo consumo durante los años próximos y una vida útil de las baterías de plomo acido de 2500 ciclos, el resultado se expresa en la tabla 9: 54 Tabla 6. Sistema de almacenamiento Plomo Acido Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Capacidad de almacenamiento (kWh) Ciclo de carga y descarga utilizados en 1 año Vida útil (Años) Coste (€) 750 82.5 38 65.7 712,500.00 € 1000 108.56 325 7.7 950,000.00 € 1250 113.5 1,596 1.6 1,187,500.00 € 1500 165 2,968 8 meses 1,425,000.00 € 2000 220 3,563 7 meses 1,900,000.00 € 2500 275 4,011 6 meses 2,375,000.00 € 3000 330 4,958 5 meses 2,850,000.00 € En la tabla 9, se determina el coste de un sistema de almacenamiento basado en baterías de plomo acido para diferentes potencias a suministrar, y con diferentes capacidades de almacenamiento energético. Del mismo modo es de importante relevancia destacar que los ciclos de carga y descarga fueron calculados con el histórico consumo del año 2016, correspondiente al circuito en cuestión. Si se asume un ciclo de carga por cada vez que se produce uno de descarga en el sistema, se calculará para distintos tamaños de las baterías el número de veces que entra acción al año, suponiendo que se mantenga el mismo consumo durante los años próximos y una vida útil de las baterías Redox-vanadio de 20,000 ciclos, el resultado se expresa en la siguiente tabla 10: 55 Tabla 7. Sistema de almacenamiento Redox-Vanadio Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Capacidad de almacenamiento (kWh) Ciclo de carga y descarga utilizados en 1 año Vida útil (Años) Coste (€) 750 82.5 38 526 2,250,000.00 € 1000 108.56 325 61 3,000,000.00 € 1250 113.5 1,596 12.53 3,750,000.00 € 1500 165 2,968 6.7 4,500,000.00 € 2000 220 3,563 5.6 6,000,000.00 € 2500 275 4,011 4.9 7,500,000.00 € 3000 330 4,958 4 9,000,000.00 € En la tabla 10, se determina el coste de un sistema de almacenamiento Redox-Vanadio para diferentes potencias a suministrar, y con diferentes capacidades de almacenamiento energético. Del mismo modo es de importante relevancia destacar que los ciclos de carga y descarga fueron calculados con el histórico consumo del año 2016, correspondiente al circuito en cuestión. 5.2.1 Competencia entre tecnologías (Almacenamiento en la distribuidora) En esta sección se evalúa cada tipo de sistema de almacenamiento propuesto, para su posterior instalación en esta red de distribución. Se comparan la vida útil por potencia, y el coste por potencia de cada uno de los sistemas de almacenamiento. En primera instancia se someten los tres sistemas de almacenamiento a ser comparadas costes por potencias, y se pueden verificar en la gráfica 15: 56 Ilustración 15. Comparación costes de sistemas de almacenamiento por potencia Se pueden observar que a medida que aumenta la cantidad de potencia del sistema de almacenamiento, aumenta el coste de cada sistema. Del mismo modo se observa que la tecnología menos costosa es con baterías de plomo acido, sin embargo, es la que posee menos eficiencia, cuando la comparamos con Ion litio y redox-vanadio. Del mismo modo es de observar que las baterías redox, tienen una cantidad de vida útil mucho mayor que las demás, pero para los fines ni su coste, ni la cantidad de años de duración son relevantes para este análisis, debido a que un almacenamiento a este nivel, es una solución momentánea y no permanente. Al mismo tiempo se ha comparado el tiempo de vida útil de cada una de las tecnologías evaluadas, y para su comprobación se representan en la gráfica 16: Ilustración 16. Comparación de tiempo de vida útil por tecnología 57 Luego de analizar y evaluar los diferentes tipos de almacenamiento mirándolo del entorno del tiempo de vida útil, se puede verificar que las baterías Redox vanadio, son los que me pueden proporcionar mayor cantidad de vida útil, pero eso conviene en caso de que este almacenamiento sea una solución determinante a largo plazo. Considerando que un proyecto de almacenamiento para esta red sería rentable a partir de 1.25 MW, la tecnología seleccionada será Ion Litio, por su bajo coste y efectividad de vida útil a este nivel de potencia. 5.2.2 Análisis de rentabilidad (Almacenamiento en la distribuidora) Verificado todo lo anterior, se estimará la rentabilidad del proyecto para distintos tamaños del sistema de almacenamiento mediante diferentes parámetros económicos y financieros, de forma que se pueda seleccionar la opción más óptima con criterio [33]. Para este análisis de rentabilidad, se proponen una serie de indicadores económicos, que son quienes definen la viabilidad o no de los sistemas de almacenamiento planteados. • Valor actual neto (VAN): es un procedimiento que permite calcular el valor presente de un determinado número de flujos de caja futuros, originados por una inversión. La metodología consiste en descontar al momento actual (es decir, actualizar mediante una tasa) todos los flujos de caja futuros o en determinar la equivalencia en el tiempo 0 de los flujos de efectivo futuros que genera un proyecto y comparar esta equivalencia con el desembolso inicial. Dicha tasa de actualización (k) o de descuento (d) es el resultado del producto entre el coste medio ponderado de capital (CMPC) y la tasa de inflación del periodo. Cuando dicha equivalencia es mayor que el desembolso inicial, entonces, es recomendable que el proyecto sea aceptado. La fórmula que nos permite calcular el valor actual neto (VAN) es la siguiente: 𝑉𝐴𝑁 =∑ 𝑉𝑡 (1+𝑘)𝑡−𝐼𝑂 𝑁 𝑇=1 Fórmula 2. VAN Donde: 𝑉𝑡 representa los flujos de caja en cada período t 𝐼𝑜 representa el valor de desembolso inicial de la inversión 64 Ilustración 18. Sistema de almacenamiento MTD2 En la figura 18 se presenta las 24 horas del día que se produjo la potencia máxima de este cliente. Del mismo modo se presentan diferentes sistemas de almacenamiento, donde se procede a evaluar su rentabilidad y viabilidad económica. Se procede a verificar la rentabilidad económica, de 3 sistemas de almacenamiento variando el recorte de potencia que ocasionarían en la potencia evaluada de este tipo de clientes. Si se asume un ciclo de carga por cada vez que se produce uno de descarga en el sistema, se calculará para distintos tamaños de las baterías el número de veces que entra acción al año, suponiendo que se mantenga el mismo consumo durante los años próximos y una vida útil de las baterías de ion-litio de 4500 ciclos, el resultado se expresa en la tabla 17: Tabla 13. Sistema de almacenamiento MTD2 Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Potencia reducida (kW) Ciclos de carga y descarga (año) Vida útil (años) Coste del sistema de almacenamiento (€) 2 24.04 43 104.7 5,185 4 22.04 187 24.1 10,370 6 20.04 777 5.8 15,555.5 En la tabla 17 se puede observar que a medida que aumenta el recorte de potencia que tendría el cliente por un sistema de almacenamiento disminuye la vida útil y aumenta el coste. Lo que se quiere es analizar su rentabilidad y por esta razón se recurre a realizar un análisis de los ahorros anuales que puede tener este cliente. En la tabla 18, se muestra el ahorro anual que tiene este cliente al aumentar el sistema de almacenamiento: 65 Tabla 14. Ahorro anual para cliente MTD2 5.3.2.1.1 Análisis de rentabilidad económica En esta sección se calculan los indicadores económicos para cada sistema de almacenamiento planteado, y se determina el tamaño óptimo de un sistema de almacenamiento para este cliente. La tabla 19, muestra el valor presente neto y la tasa interna de retorno para cada uno de los casos: Tabla 15. Indicadores económicos para tarifa MTD2 Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Retorno de la inversión 2 -3,202.17 1.313% 66 años 4 606.31 5.622% 13 años 6 9,217.44 22.504% 3.2 años El valor actual neto presenta unos valores de rentabilidad positivos para los sistemas de almacenamiento de 4kW Y 6kW. Se puede verificar una TIR positiva para todos los sistemas de almacenamiento. Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Ahorro anual (€) 2 91.71 4 797.66 6 4,971.56 66 5.3.2.3 Cliente MTH El criterio utilizado para la evaluación será mediante el cálculo de ciclos de carga y descarga que realizará durante el año 2016. Haciendo uso del conjunto de potencias medias horarias para un año completo, según distintos tamaños de baterías, se puede estimar cuantos picos eliminará al año respecto al intervalo de mayor potencia demandada durante el año completo, que resulta ser de 16.97 kW, dicha potencia se produjo el 24 de mayo de 2016. En la figura 19 se presenta las 24 horas del día que se produjo la potencia máxima de este cliente. Del mismo modo se presentan diferentes sistemas de almacenamiento, donde se procede a evaluar su rentabilidad y viabilidad económica. Se procede a verificar la rentabilidad económica, de 3 sistemas de almacenamiento variando el recorte de potencia que ocasionarían en la potencia evaluada de este tipo de clientes. Si se asume un ciclo de carga por cada vez que se produce uno de descarga en el sistema, se calculará para distintos tamaños de las baterías el número de veces que entra acción al año, suponiendo que se mantenga el mismo consumo durante los años próximos y una vida útil de las baterías de ion-litio de 4500 ciclos, el resultado se expresa en la tabla 20: Ilustración 19. Sistema de almacenamiento MTH 67 Tabla 16. Coste del sistema de almacenamiento para tarifas MTH En la tabla 20 se puede observar que a medida que aumentas el recorte de potencia que tendría el cliente por un sistema de almacenamiento disminuye la vida útil y aumenta el coste. Lo que se quiere es analizar su rentabilidad y por esta razón se recurre a realizar un análisis de los ahorros anuales que puede tener este cliente. En la tabla 21, se muestra el ahorro anual que tiene este cliente al aumentar el sistema de almacenamiento: Tabla 17. Ahorro anual del sistema de almacenamiento para tarifa MTH Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Ahorro anual (€) 1.5 55.86 3 761.25 4.5 3,163.67 6 5,893.23 7.5 9,639.34 9 16,506.63 5.3.2.3.1 Análisis de rentabilidad económica En esta sección se calculan los indicadores económicos para cada sistema de almacenamiento planteado, y se determina el tamaño óptimo de un sistema de almacenamiento para este cliente. La tabla 22, muestra el valor presente neto y la tasa interna de retorno para cada uno de los casos: Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Potencia reducida (kW) Ciclos de carga y descarga (año) Vida útil (años) Coste del sistema de almacenamiento (€) 1.5 15.47 16 281.25 3,888.75 € 3 13.97 109 41.2 7,777.5 € 4.5 12.47 302 15 11,666.65 € 6 10.97 422 10.7 15,552.00 € 7.5 9.47 502 9.0 19,440.00 € 9 7.97 788 5.7 23,328.00 € 68 Tabla 18. Indicadores económicos para tarifa MTH El valor actual neto presenta unos valores de rentabilidad positivos para los sistemas de almacenamiento a partir de 3kW. Se puede verificar una TIR positiva para todos los sistemas de almacenamiento. 5.3.2.4 Análisis de resultados de la implementación de almacenamiento para clientes conectados en media tensión (nivel tarifario MTD1, MTD2 y MTH) Se ha presentado un sistema de almacenamiento para suavizar la punta de cada nivel tarifario en media tensión. Se midió la rentabilidad de estos sistemas variando la potencia, y se estimó el retorno de la inversión en cada uno de los casos. En el análisis de este escenario se presentan una serie de resultados en lo que se refiere al suavizado de picos de potencia a nivel industrial usando un sistema de almacenamiento de energía, subrayando el hecho de que el método utilizado adopta un punto de vista diferente en cuanto a la literatura existente en este ámbito. El objetivo inicial consistía en demostrar que se puede conseguir un ahorro significativo en la factura eléctrica, centrando de esta forma el proceso de optimización en disminuir los costes asociados a la potencia eléctrica consumida. Para llevar a cabo esta optimización anteriormente mencionada se ha definido y seleccionado un sistema de almacenamiento en baterías, incluyendo control y conversión de potencia en el coste presentado. En fin, los hechos relevantes de este análisis son los siguientes: Nivel tarifario: MTD1 Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Retorno de la inversión 1.5 -2,639.69 1.41% 69 años 3 5,131.7 9.56% 10 años 4.5 20,163.5 26.30% 4 años 6 28,527.58 36.12% 3 años 7.5 46,737.82 48.25% 2 años 9 57,575.78 68.36% 1.3 años 69 • Se demuestra que para un nivel tarifario MTD1, la potencia máxima en este circuito es de 51.0035 kW. • Se plantean sistemas de almacenamiento desde 5kW hasta 15 kW, con un coste que oscilan desde 12,962.5 hasta 38,887.5 Euros. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 10 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 2.1 año y una vida útil de mi sistema de 2.8 años. Nivel tarifario: MTD2 • Se demuestra que para un nivel tarifario MTD1, la potencia máxima en este circuito es de 26.04 kW. • Se plantean sistemas de almacenamiento desde 2kW hasta 6 kW, con un ahorro anual de 91.7 hasta 4,971 euros. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 6 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 3.2 años y una vida útil de mi sistema de 6.8 años. Nivel tarifario: MTH • Se demuestra que para un nivel tarifario MTH, la potencia máxima en este circuito es de 16.97 kW. • Se plantean sistemas de almacenamiento desde 1.5kW hasta 9 kW, con un ahorro anual de 55.86 hasta 16,506 euros. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento a partir de 4.5 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 4 años y una vida útil de mi sistema de 15 años, o de un mayor dimensionamiento. 70 5.4 Almacenamiento en el usuario final (Uso de almacenamiento en caso de interrupciones programadas) Una interrupción de suministro energético es un descenso del valor eficaz de la tensión por debajo de un umbral de 10%, de la tensión nominal. Hay que caracterizar que existen dos tipos de interrupciones que son: Programadas e imprevistas. Este escenario se basa en interrupciones programadas, debido a la magnitud de su importancia en el sistema eléctrico de la Republica Dominicana. No obstante, se realiza una breve hipótesis del uso de sistemas de almacenamiento para interrupciones imprevistas, debido a faltas de cortocircuitos, o la actuación de protecciones frente a diferentes faltas. Las empresas distribuidoras de la republica dominicana hacen su programación diaria basada en interrupciones programadas. Estas interrupciones están clasificadas por tipo de circuito, y cada tipo de circuito está determinado por el balance de facturación y cobro de la energía despachada. Otras interrupciones programadas se deben a los mantenimientos en redes eléctricas de distribución. Dichas interrupciones no son motivo de este análisis. La clasificación se especifica en la tabla 23 y la cantidad de horas diarias de interrupciones está directamente relacionada con las pérdidas no técnicas (pérdidas comerciales) equivalentes de cada circuito. Tabla 19. Clase de circuito Clase de circuito Horas de interrupciones diarias Circuito clase A 0 horas de interrupciones diarias Circuito clase B 4 horas de interrupciones diarias Circuito clase C 8 horas de interrupciones diarias Circuito clase D 12 horas de interrupciones diarias El coste de esta energía no suministrada en que incurren los clientes al no disponer de energía y tener que obtenerla de fuentes alternativas o bien la pérdida económica derivada de la falta de producción y/o venta de bienes y servicios, y la pérdida de bienestar por disminución de la calidad de vida, en el caso del sector residencial. 5.4.1 Evaluación de sistema de almacenamiento en un cliente comercial en un nivel tarifario BTS2 perteneciente a un circuito clase C. Para este caso se analizará un cliente perteneciente a un circuito clase C, y con una tarifa BTS2 (Comercial). Este se ve afectado directamente por el desabastecimiento de energía 71 en su sector, y como fuente alternativa utiliza un generador de energía eléctrica que utiliza como fuente primaria gasolina. La potencia de dicho generador es de 5 kW. Se pretende analizar la rentabilidad de un sistema de almacenamiento optimo frente al generador utilizado por dicho cliente. Este es un cliente comercial. Se puede observar que el consumo máximo se presenta de viernes a domingo. En la gráfica 20 se presenta la programación semanal de interrupciones para el circuito al que pertenece dicho cliente: En la gráfica 20, se puede observar el desabastecimiento semanal que afecta a los clientes que pertenecen a los circuitos clases C. Se verifica que existen 8 horas de interrupciones programadas. El día representado en la gráfica 20, corresponde al día que se produce la potencia máxima del año 2016, para este cliente, como se puede observar es de 5.83 kW. En la tabla 24, se presenta el consumo energético de una semana de dicho cliente, y la cantidad de horas de interrupciones realizadas: Ilustración 20. Potencia no suministrada 72 Tabla 20. Consumo energético de una semana de cliente en evaluación (Tarifa clase BTS2) Para solucionar esta situación se analiza la rentabilidad de un sistema de almacenamiento, comparándolo con otra posible solución, para determinar la alternativa más viable. Es de notar que el sistema de almacenamiento debe ser capaz, de soportar la potencia máxima del cliente por el período de tiempo que esté en acción. Se evaluará un sistema de almacenamiento de al menos 5.83 kW, para que pueda abastecer la demanda en los periodos de interrupciones programadas. En la figura 21 se muestra el propósito del sistema de almacenamiento: En la figura 21, se muestra los periodos en que debe actuar el sistema de almacenamiento (color verde), para abastecer la demanda del cliente en evaluación. Se procede a realizar los pasos necesarios para evaluar la rentabilidad de un sistema de almacenamiento bajo estas condiciones. Tabla 21. Coste de un sistema de almacenamiento - Almacenamiento en el usuario final Potencia del sistema de almacenamiento (kW) Ciclos de carga y descarga al año Vida útil (años) Coste del sistema de almacenamiento (€) 3 2,720 1.65 7,777.50 Días Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo kWh 74.67 80.1 91.35 88.33 101.56 105.6 110.5 Ilustración 21. Potencia suministrada con sistema de almacenamiento 73 4 2,720 1.65 10,370.45 6 2,720 1.65 15,555.67 Los ciclos de carga y descarga al año se evalúan con la cantidad de horas no suministradas al año, asumiendo que el circuito no cambiará de clase C a clase B. Se plantea un sistema de almacenamiento variando la potencia. Sistema de almacenamiento de 3KW: El sistema solo tiene la función de abastecer las cargas básicas para que el sistema continúe funcionando. Sistema de almacenamiento de 4KW: El sistema solo tiene la función de abastecer las cargas básicas y en ocasiones toda la carga para que el sistema continúe funcionando. Sistema de almacenamiento de 6KW: El sistema tiene la función de abastecer toda la carga en todo momento para que el sistema continúe funcionando. Se observa de igual forma que el coste del sistema de almacenamiento oscila desde 7,777 Euros hasta 15,555 Euros, dependiendo directamente de la potencia. Hay que tomar en cuenta que la vida útil aumentará si con miras al corto plazo el circuito pasa de clase C a clase B. La rentabilidad de este sistema está directamente relacionada con la falta de producción y/o venta de bienes y servicios, del cliente al que se le incurre con desabastecimiento de la demanda. Otra alternativa considerable es implantar un generador eléctrico de gasolina o diésel para abastecer la demanda. Esta es la alternativa que se hace de forma continua en muchos locales comerciales que pertenecen a circuitos clase C y clase D. Una planta de generación eléctrica con gasolina funcionando a plena carga tiene un consumo de combustible de la siguiente manera (tabla 26) [34]: Tabla 22. Consumo de combustible de un generador eléctrico de gasolina Potencia del generador eléctrico (Gasolina) (kW) Consumo de combustible (gl/hr) Coste de galón de combustible Coste anual de combustible 3 0.6 4.4 7,180 4 1.14 4.4 13,643 6 1.72 4.4 20,584 El coste del galón de combustible fue tomado con el coste medio anual del año 2016, de la república dominicana que equivale a 4.4 euros por galón. 80 En este esquema se muestra el algoritmo de funcionamiento para el abastecimiento ante interrupciones, planteado en el Almacenamiento en el usuario final, mostrados en el capítulo 5. La ventaja de este algoritmo es su simplicidad y su bajo coste computacional. La función principal es abastecer la energía demandada para disminuir el coste de la energía no suministrada, en cada intervalo temporal, cuando la tensión de entrada tiene un descenso menor 10% de la tensión nominal, en un periodo de tiempo mayor de 3 minutos. 81 7. Conclusiones y recomendaciones entro del funcionamiento habitual que poseen los sistemas eléctricos de potencia, los sistemas de almacenamiento de energía se deben consolidar como pieza clave a la hora de poder almacenar y gestionar los recursos generados en cada nodo de la red. Estos sistemas de almacenamiento han evolucionado mucho a lo largo del tiempo, ofreciendo actualmente una gama de nuevas posibilidades y tecnologías a la hora de implementarlos. Tecnologías que se destacan desde tecnologías eléctricas hasta electroquímicas, destacando en especial para las redes de distribución los sistemas de almacenamiento basados en baterías de Ion litio. Tecnología que, debido a su alta densidad de energía, eficiencia y su reducción actual de precio en el mercado se ha impuesto como una de las principales tecnologías a tener en cuenta para implementar un sistema de almacenamiento. A la hora de emprender el diseño de un sistema de almacenamiento basado en baterías de litio para su implementación en las redes de distribución y en el usuario final de dichas empresas, hay que tener presente la profundidad y el alcance que pueden llegar a tener este tipo de proyectos y, en consecuencia, hay que plantearse su ejecución de una forma metódica y organizada, con el fin de evitar un posible fracaso del proyecto por falta de organización, especificaciones o no medir de forma correcta el alcance del mismo. Los problemas habituales a los cuales se enfrentan las empresas de distribución son, perturbaciones de corta y larga duración que ocasionan interrupciones de suministro, los altos costes de la energía, las pérdidas comerciales, entre otros. Para los clientes de dicha empresa, se presentan problemas similares. Para solucionar los problemas anteriores se proponen sistemas de almacenamiento mediante baterías de Ion Litio, ante escenarios de reducción de picos a lo largo del año, tanto para la empresa como para el usuario final, y escenarios, ante la ocurrencia de interrupciones programadas. D 82 7.1 Resultados obtenidos • El almacenamiento en las redes de distribución puede utilizarse para atrasar o evitar inversiones necesarias para mantener la adecuada capacidad en las redes de distribución, para alimentar todas las cargas. El aplazamiento de las mejoras podría ser el reemplazo de un transformador de distribución viejo o sobre cargado en una subestación o instalar conductores más gruesos en una línea de distribución. • Cuando un transformador se sustituye por uno de mayor capacidad, la capacidad de este se selecciona de forma tal que se tenga en cuenta el crecimiento de la carga en un período de unos 15 a 20 años. Por lo tanto, gran parte de esta inversión es sub utilizada la mayoría del tiempo de vida útil del equipo. • El almacenamiento de energía puede ser usado por los usuarios (clientes de la compañía eléctrica) para reducir sus costos globales de electricidad reduciendo su demanda durante los períodos de pico especificados por la compañía. • Con un sistema de almacenamiento como lo que se ha planteado en el Almacenamiento en la distribuidora, la empresa tendría ahorros significativos que podrían ser utilizados para hacer inversiones en otros sectores. • Se demuestra que para un nivel tarifario MTD1, la potencia máxima en este circuito es de 51.0035 kW. • Se plantean sistemas de almacenamiento desde 5kW hasta 15 kW, con un coste que oscilan desde 12,962.5 hasta 38,887.5 Euros. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 10 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 2.1 año y una vida útil de mi sistema de 2.8 años. • Se demuestra que para un nivel tarifario MTD1, la potencia máxima en este circuito es de 26.04 kW. • Se plantean sistemas de almacenamiento desde 2kW hasta 6 kW, con un ahorro anual de 91.7 hasta 4,971 euros. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. 83 • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 6 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 3.2 años y una vida útil de mi sistema de 6.8 años. • Se demuestra que para un nivel tarifario MTH, la potencia máxima en este circuito es de 16.97 kW. • En el mismo orden mientras aumentan las potencias y capacidad de almacenamiento de estos sistemas, aumenta el ahorro sistemático que tendría dicho cliente. • Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 4.5 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 4 años y una vida útil de mi sistema de 15 años. • Se realizó un estudio de la utilización de un sistema de almacenamiento ante interrupciones programadas, y se compara con otra alternativa, donde se comprueba a que nivel es efectivo un sistema de almacenamiento energético. • Del mismo modo se muestran los dos algoritmos de control que se deben seguir para que un sistema de almacenamiento funcione en óptimas condiciones en los diferentes escenarios planteados. A modo general, el almacenamiento de energía es una alternativa que las empresas de distribución deben considerar a la hora de encontrar una solución óptima en problemas como los planteados en este trabajo. Hay que medir con lente de lupa, la rentabilidad del proyecto para diferentes dimensionamientos, debido a que este es un eje principal al momento de hacer el balance entre inversión y beneficios, a corto, mediano y largo plazo. 84 7.2 Propuestas para las empresas de distribución En esta sección se presentan diferentes recomendaciones según los resultados obtenidos, para la empresa de distribución proveedora de los datos empleados: El almacenamiento de energía representa un desafío para los reguladores y los encargados de formular políticas. Los recursos generadores de energía han tendido a añadirse a los sistemas para satisfacer de manera fiable la demanda en momentos de picos del sistema o para asegurar que se dispone de suficiente energía para satisfacer la carga a lo largo del año. El almacenamiento de energía proporciona tanto la generación como la carga, ya que puede agregar generación para ayudar a satisfacer la demanda máxima, al tiempo que presenta requerimientos de energía adicionales para aprovechar mejor la generación durante los períodos de baja carga. Los recursos de almacenamiento de energía pueden encontrar una aplicación económica por otros motivos, como el aplazamiento o la eliminación de las actualizaciones del sistema de distribución. Históricamente, el almacenamiento de energía a granel se ha justificado sobre la base de variaciones diurnas de los precios, pero estudios recientes han demostrado tanto valor procedente de la prestación de servicios auxiliares. En este trabajo se han se ha propuesto la utilización de un sistema de almacenamiento en distintos escenarios, como son reducción de picos a nivel de circuito, a nivel comercial, industrial y doméstico, así como la utilización de un sistema de almacenamiento ante interrupciones programadas. Basado en estas afirmaciones, y comprobaciones se recurre a recomendar: • Instalar sistemas de almacenamiento en zonas donde sea de gran factibilidad su interacción en las redes eléctricas de distribución. • Las empresas distribuidoras deben empezar a promover a sus clientes la instalación de sistemas de almacenamiento, ofreciéndoles un beneficio en el precio de la factura, para de este modo la empresa compre a bajo coste y el cliente pague menos. • Promover políticas que remunere de forma apetecible a los clientes industriales que instalen sistemas de almacenamiento energético. • Los usuarios finales, deben utilizar esta alternativa de almacenamiento de energía para desconectarse parcial o completamente de las redes de distribución, utilizando esta alternativa en combinación con energías renovables; de manera que cuando tenga excesiva cantidad de energía pueda exportar a las redes de distribución, y de este modo obtener beneficios económicos. 85 8 Bibliografía [1] T. Wildi, Maquinas Eléctricas y sistemas de potencia, Mexico: Pearson, 2007. [2] D. L. Laguna, Gestion de picos de potencia eléctrica a nivel doméstico mediante almacenamiento energetico en baterías, Sevilla: ETSI, 2016. [3] J. R. Morante, Almacenamiento de la electricidad, Madrid: Fundación Gas natural Fenosa, 2014. [4] L. E. Ventura, Análisis Global de los Diferentes Sistemas de Almacenamiento, Sevilla, 2016. [5] A. L. Sanchez, ESTUDIO DEL ALMACENAMIENTO DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE AIRE COMPRIMIDO, Universidad Politécnica de Catalunya, 2015. [6] R. tecnologías, «centralestermosolares.com,» 2017. [En línea]. [Último acceso: 30 mayo 2017]. [7] M. d. R. A. Corchado, Comparación de Sistemas de control de almacenamiento de energía para aportar a regulación de frecuencia, Sevilla, 2016. [8] G. G. Gonzalez, «Almacenamiento de energía magnetica por superconducción,» 2016. [9] I. G. Mera, «Baterías y supercondensadores,» de DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA HÍBRIDO BASADO EN BATERÍAS Y SUPERCONDENSADORES PARA SU INTEGRACIÓN EN MICROREDES ELÉCTRICAS , Sevilla, Universidad de sevilla (ETSI), 2016. [10] L. G. Tabarez, «Diseño de una bobina superconductora de baja temperatura crítica para su utilización en un regulador de corriente,» Ciemat, Madrid. [11] B. M.-C. BRINTRUP, Dimensionamiento y localización optima de los sistemas de almacenamiento de energía en redes de distribución, Santiago de chile, 2014. [12] P. Mckenna, «https://www.technologyreview.es/s/1809/unos-imanes- superconductores-para-el-almacenamiento-de-energia-escala-de-redes,» Mit technology review, 10 marzo 2011. [En línea]. Available: technologyreview.es. [Último acceso: 1 junio 2017]. 86 [13] Z. Yu, «IMPROVING THE POWER QUALITY AND POWER RELIABILITY BY ENERGY STORAGE TECHNOLOGY－THE PRACTICE OF SMEPC,» IEEE, nº 0479, pp. 8-11, 2009. [14] K. dragoon, Energy storage opportunities and callenges (ECOFYS), 2014. [15] G. DELILLE, B. FRANÇOIS, G. MALARANGE y J.-L. FRAISSE, «ENERGY STORAGE SYSTEMS IN DISTRIBUTION GRIDS: NEW ASSETS TO UPGRADE,» CIRED, nº 0493, pp. 1-4, 2009. [16] Z. ZHANG y S. LIUE, «THE ENERGY STORAGE APPLICATION STRATEGY IN DIFFERENT VOLTAGE LEVELS OF DISTRIBUTION SYSTEM,» CIRED, 2011. [17] R. Cremers, «STORAGE OPTIMIZATION IN DISTRIBUTION SYSTEMS,» CIRED, 2011. [18] V. SILVA, V. STANOJEVIĆ y D. PUDJIANTO, «APPLICATION OF STORAGE AND DEMAND SIDE MANAGEMENT TO OPTIMISE EXISTING NETWORK CAPACITY,» CIRED, 2012. [19] M. KLEIMAIER, W. GLAUNSINGER y D. U. SAUER, «RELEVANCE OF ENERGY STORAGE IN FUTURE DISTRIBUTION NETWORKS WITH HIGH PENETRATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES,» CIRED, 2009. [20] F. j. a. martinez, «Tecnologías de baterías eléctricas; Analisis y viabilidad económica». [21] T. TENGNER, W. HERMANSON y J. EHNBERG, «PRACTICAL GRID BENEFITS OF BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM IN FALKÖPING DISTRIBUTION GRID,» CIRED, 2013. [22] F. J. M. Arroba, Desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía para smart grids, Sevilla, 2016. [23] N. C. Loreto, Caracterización de los Sistemas de Almacenamiento, Sevilla, 2016. [24] A. Oberhofer, Global Energy Network Institute, 2012. [25] A. Oberhofer, «GENI (Global Energy Network Institute),» Mexico, 2012. [26] S. d. Electricidad, «Ley General de Electricidad 125-01 y su reglamento de aplicación 2012,» SIE, Santo Domingo, 2012. [27] OLADE, «Aspectos regulatorios y tarifarios-caso Republica Dominicana,» 2014. 87 [28] U. d. A. d. Distribución, División Territorial de Empresas Distribuidoras Dominicanas, Santo Domingo: CDEEEE, 2012. [29] S. d. electricidad, «SIE.GOV.DO,» 28 Junio 2017. [En línea]. Available: http://www.sie.gob.do/regulacion/estadisticas-regulacion. [Último acceso: Junio 30 2017]. [30] CIGRE, «Benchmark Systems for Network Integration of Renewable and Distributed Energy Resources,» 2013. [31] C. JARDINE y A. ALARCÓN-RODRIGUEZ, «MODELLING AND OPTIMISATION OF ENERGY STORAGE SYSTEMS IN POWER DISTRIBUTION NETWORKS,» CIGRE, 2011. [32] J. M. J. M. Garrett Fitzgerald, «THE ECONOMICS OF BATTERY ENERGY STORAGE,» Rocky montain institute, 2015. [33] F. J. M. Brieva, «La TIR un Herramienta de cuidado,» Chile, 2010. [34] «Keiser generadores,» Keiser, [En línea]. Available: http://www.ventageneradores.net/generadoresgasolina?gclid=CKGj6ev16tQCFcEp0wodGAQAqA. [Último acceso: 2017 Julio 2]. [35] I. G. mera, «Diseño de un almacenamiento Híbrido basado en baterías y superconductores para su integración en microredes eléctricas,» 2016. 88 89 Anexo A: Grado de desarrollo de las diferentes tecnologías En esta sección se desglosan las características principales de los diferentes sistemas de almacenamiento, así como su grado de madurez y sus principales ventajas y desventajas. A continuación, la tabla 2, desglosa el grado de madurez de las diferentes tecnologías de almacenamiento: Tabla 24. Grado de desarrollo de las tecnologías [3] Desarrollo Definición Tecnologías Madura Aquellas tecnologías con muchas décadas de experiencia y múltiples unidades comerciales operando. 1. Hidráulica de Bombeo 2. Batería de plomo Ácido Comercial Posee algunas décadas de experiencia y unidades de tamaño comercial operando. 6. Primera generación de CAES 7. Baterías de Plomo ácido. 8. Baterías de sulfuro de sodio Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 1  Resumen— Las empresas distribuidoras se relacionan a diario con escenarios desfavorables en el suministro de energía, como son interrupciones de suministros, sobre cargas de transformadores y líneas eléctricas, incremento de la demanda en horas punta, donde el precio de la energía es elevado. Por estas razones en este trabajo se propone el almacenamiento en redes eléctricas de distribución. En primera instancia se describen los diferentes tipos de almacenamiento, se describen sus ventajas y desventajas, y la utilización del almacenamiento en diferentes sectores de los sistemas eléctricos de potencia. Se evalúa un sistema de almacenamiento desde varias perspectivas. En primer lugar, se analiza la rentabilidad de un sistema de almacenamiento de energía como empresa distribuidora, con el objetivo principal de recortar la punta de la demanda a lo largo del año, haciendo un ejercicio de carga y descarga diaria durante todo el año, con el fin de minimizar la compra de energía en períodos de alto coste. Se analiza de igual manera el uso de un sistema de almacenamiento desde el punto de vista del consumidor, en donde se comparan varios clientes con diferentes niveles tarifarios, y se diagnostica la rentabilidad de diferentes sistemas de almacenamiento para la reducción de picos de demanda a lo largo del año. I. INTRODUCCIÓN Un sistema eléctrico de potencia se compone de empresas de generación, de transmisión y distribución de energía eléctrica. El propósito fundamental es mantener un balance entre generación y consumo. Considerando que la potencia total absorbida por los clientes de una compañía de electricidad fluctúa entre limites amplios, dependiendo de la estación del año, de la hora y del día, se deben tener los mecanismos necesarios para que no exista un desbalance que pueda afectar de forma negativa el abastecimiento de la demanda. En el mundo actual los lineamientos a seguir, son una disminución considerable del consumo, generación con energías que no posean emisiones de CO2, y nuevos mecanismos de generación de energía eléctrica. Los sistemas actuales no poseen sistemas de almacenamiento con una gran diversidad, apenas se han desarrollado sistemas de almacenamientos hidráulicos por bombeo a gran magnitud, sin embargo, sus limitaciones geográficas y el gran costo de inversión, que poseen estas tecnologías, han hecho que se indague en nuevos procedimientos, procesos y sistemas para almacenar energía, y transformarla en energía eléctrica, con el fin de mantener los sistemas eléctricos de potencia en balance energético. El propósito principal de los sistemas de almacenamiento es permitir la acumulación de energía, en determinados períodos de tiempo, para poder ser despachada o utilizada en otros. Cuando observamos el modelo actual de generación y consumo energético, es de notar que la energía generada es directamente consumida, solo unos momentos después, lo que puede provocar que cualquier perturbación o desequilibrio puntual, debe ser compensando por otra fuente de energía. La energía almacenada en períodos valle, es devuelta a la red durante los picos de demanda pasando así a satisfacer la demanda energética con una sola planta de generación, operando a un rendimiento más elevado, cuando sin almacenamiento se precisaba de dos plantas de generación operando durante largos intervalos de tiempo a bajo rendimiento [1]. Cuando se dispone de sistemas de almacenamiento se precisa lograr lo siguiente: Almacenamiento de energía en distribución eléctrica Liranzo Paulino Christopher de Jesús Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 2  Balance entre demanda y consumo.  Gestionar las redes de transmisión y distribución  Promocionar la gestión de la demanda  Mejorar la competitividad y seguridad de la red eléctrica. II. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA A. Concepto general El Almacenamiento de energía consiste conservar energía, para luego ser liberada en su forma original, o en otra que a la que ha sido transformada. En la actualidad se almacena energía en forma de energía cinética o potencial, para a posteriori ser convertida en energía eléctrica. En la tabla 1. Se muestra las diferentes tecnologías que se utilizan para el almacenamiento de energía [2]. Tabla 1. Almacenamiento por tipo de tecnología [3] ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA Energía cinética Energía potencial Térmica Eléctrica Mecánica Química Electroquímica Cada una de estas tecnologías tienen su división particular, que la caracteriza respondiendo a la energía primaria en cuestión. Se procede a describir el impacto en los diferentes niveles del sistema eléctrico de potencia que poseen los sistemas de almacenamiento de energía. B. Impacto de los sistemas de almacenamiento de energía en los sistemas eléctricos de potencia La incorporación de los sistemas de almacenamiento en el sector energético ha creado impacto significativo en todos los niveles, desde la generación de energía hasta el consumidor final (figura 1). La diversa funcionalidad y aplicación en el campo energético hacen del almacenamiento, un sistema útil y necesario, para el sector hoy en día. El almacenamiento energético puede ser aplicado como centrales de generación convencionales, también como reguladores de frecuencia, e incluso para atenuar picos de potencia. Aunque el tema principal de este trabajo es el almacenamiento en los sistemas eléctricos de distribución, hay que mencionar el uso del almacenamiento por los generadores, distribuidores y sistemas de transmisión de energía, aunque el mayor enfoque sigue siendo el almacenamiento de energía en redes eléctricas de distribución y consumidores finales [3]. 1. Utilidad del almacenamiento en los sistemas de generación Los generadores deben ofrecer al sector criterios de estabilidad de frecuencia. La forma habitual de controlar la frecuencia es variando la potencia de salida de los generadores. Basándonos en este principio, los sistemas de almacenamiento pueden utilizarse para controlar frecuencia. Hay que considerar que la energía generada debe ser igual en todo momento a la energía demandada. Manteniendo el sistema bajo los criterios de estabilidad. Basándonos en este concepto los generadores energéticos pueden utilizar el almacenamiento energético, para aplanar la curva de demanda, mejorar la eficiencia, disminuir costes y de igual manera el consumo de combustible. La utilidad ideal, es almacenar energía en las horas valles (donde el consumo de energía es menor que en otros periodos), para liberarlo en períodos puntas (donde está el mayor consumo energético del sistema). Cuando el sistema eléctrico se encuentra en un estado de emergencia, en los sistemas de almacenamiento tenemos una poderosa fuente de energía para subsanar esta necesidad. 2. Utilidad del almacenamiento en las redes de transporte La construcción de líneas de transmisión se debe en muchos casos, a que la demanda ha aumentado, sin embargo, podemos postergar la construcción de estas líneas, utilizando almacenamiento donde se requiera, para producir esta energía demandada. En fin, lo que se requiere es proponer pequeños almacenamientos al extremo de líneas sobrecargadas. En diferentes sistemas eléctricos, ante diferentes perturbaciones se dividen en islas aisladas. En esta ocasión lo que se estipula es tener generación disponible para suplir la demanda ante estas Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 3 situaciones de emergencia. Se puede utilizar almacenamiento para hacer el suministro de potencia a los consumidores, ante esta situación. Lo que provocaría que con generadores de poca capacidad y un sistema de almacenamiento se resuelva el problema. 3. Utilidad del almacenamiento en redes eléctricas de distribución El almacenamiento en las redes de distribución puede utilizarse para atrasar o evitar inversiones necesarias para mantener la adecuada capacidad en las redes de distribución, para alimentar todas las cargas. El aplazamiento de las mejoras podría ser el reemplazo de un transformador de distribución viejo o sobre cargado en una subestación o instalar conductores más gruesos en una línea de distribución. Cuando un transformador se sustituye por uno de mayor capacidad, la capacidad de este se selecciona de forma tal que se tenga en cuenta el crecimiento de la carga en un período de unos 15 a 20 años. Por lo tanto, gran parte de esta inversión es sub utilizada la mayoría del tiempo de vida útil del equipo. 4. Utilidad del almacenamiento por el usuario final Uno de los objetivos de este trabajo es demostrar de qué manera se puede utilizar almacenamiento para brindarle seguridad a los consumidores que se encuentran aguas abajo de los sistemas de almacenamiento contra eventos de corta duración que afectan la calidad de la energía servida a las cargas de los consumidores. Cuando nos referimos a los eventos que podrían afectar la calidad del servicio, nos enfocamos en lo siguiente:  Variación de tensión  Bajo factor de potencia.  Presencia de armónicos.  Interrupciones del servicio. En fin, los sistemas de almacenamiento se descargan lo necesario, para amortiguar cualquier evento; al que ha sido sometido. Cabe destacar que estos eventos pueden durar desde pocos segundos hasta varios minutos. III. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS DIFERENTES TECNOLOGÍAS En la tabla 2, se muestran las características principales de los distintos tipos de tecnologías de almacenamiento que se proponen a utilizar, para aplicarlas a redes eléctricas de distribución. Tabla 2. Características de las distintas tecnologías Los costes de los sistemas de almacenamiento varían dependiendo de la potencia y la energía. Esta es el factor principal que se debe considerar a la Tecnología Eficiencia Tiempo de respuesta Bombeo 80-82% Seg-min Aire comprimido 60-70% Seg-min Volante de inercia 85-87% Instantáneo Baterías plomoacido 75-90% Milisegundos Baterías Ion-Litio 87-94% Milisegundos Baterías Redox 65-75% Milisegundos Supercapacitores 90-94%13 Milisegundos Superconductore s 95%14 Instantáneo Ilustración 1.Ilustración 1. Sistemas de almacenamiento en los diferentes niveles del sistema eléctrico Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 4 hora de medir la rentabilidad de un proyecto de esta magnitud. En la tabla 3, se muestran la variación de los costes por potencia y energía de los distintos tipos de almacenamiento. Tabla 3. Costes de los sistemas de almacenamiento IV. CASO DE ESTUDIO Se analiza un circuito correspondiente a una red de distribución (tabla 4), de manera que se proponen verificar la rentabilidad técnicoeconómica de diferentes dimensionamientos de sistemas de almacenamientos para cada uno de los casos cuestionados. Tabla 4. Datos de circuito suministrado Mes Consumo del circuito kWh Total pagado por el circuito ene-16 3,430,619 336,200.71 € feb-16 3,410,773 443,400.46 € mar-16 3,746,102 407,950.56 € abr-16 3,936,547 433,020.15 € may-16 4,154,349 581,608.92 € jun-16 4,328,910 571,416.09 € jul-16 4,507,985 676,197.82 € ago-16 4,388,745 636,368.05 € sep-16 4,502,246 445,722.38 € oct-16 4,498,486 544,316.84 € nov-16 3,967,931 392,825.17 € dic-16 4,046,301 574,574.68 € Se procede a medir la rentabilidad de distintos dimensionamientos de sistemas de almacenamiento mediante baterías de Ion Litio, porque según las características del mismo es el más favorable para este tipo de situaciones. V. PRUEBAS Este estudio analiza los beneficios de un sistema de almacenamiento mediante baterías de Ion Litio para la red de la tabla 4, sometiéndose a los siguientes escenarios: Escenario 1: Almacenamiento en la distribuidora (Reducción del consumo energético anual del circuito en evaluación). Escenario 2: Almacenamiento en el usuario final (Reducción del consumo energético anual del circuito en evaluación). Escenario 3: Almacenamiento en el usuario final (Almacenamiento en caso de interrupciones programadas). La empresa de distribución pagó en el año 2016 sólo por compras de energía para este circuito alrededor de 6 millones de euros. Con un sistema de almacenamiento reduciendo el consumo energético anual lo que se busca es, reducir este monto y con este ahorro, dicha empresa pueda realizar inversiones en otros sectores. Se analizan diferentes dimensionamientos como muestra la tabla 5: Tabla 5. Rentabilidad del sistema de almacenamiento Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Recuperación de la inversión (años) 750 - 628,891.71 € 0.19% 105.75 1000 - 248,299.02 € 0.72% 12.36 1250 16,729.83 € 5.7% 2.52 1500 59,469.39 € 8.0% 1.35 2000 110,606.80 € 9.7% 1.13 2500 153,034.01 € 10.6% 1.00 3000 542,612.24 € 23.4% 0.81 El valor actual neto presenta valores positivos a partir de 1.25 MW en donde la empresa de distribución obtiene una recuperación de la inversión en 2 años y 6 meses y, una vida útil de 12 años y 6 meses. Este resultado indica que dicho sistema de almacenamiento representa alrededor de 10 años de beneficios, en donde las inversiones en Tecnología Coste (€/kW) Coste (€/kWh) Bombeo 1,500 - 2,700 138 - 338 Aire comprimido 960 - 1,250 60 - 150 Volante de inercia 1,950 - 2,200 7,800 - 8,800 Baterías plomoacido 950 - 5,800 350 - 3,800 Baterías Ion- Litio 1,085 - 4,100 900 - 6,200 Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 5 otros sectores pueden ser beneficiosas. Hay que destacar que a medida que aumenta el dimensionamiento del sistema de almacenamiento, disminuye la vida útil debido a que aumenta la frecuencia de los ciclos de carga y descarga anual, y la recuperación de la inversión es cada vez en menor tiempo. Para el escenario 2, donde se trata de reducir el consumo energético anual en el usuario final, se aplica a tres clientes con diferentes niveles tarifarios. En la tabla 6, se muestra el comportamiento de estos clientes en el año 2016, y a posteriori se analizan distintos dimensionamientos de sistemas de almacenamiento para cada una de las cuestiones citadas. Hay que destacar que, para la red de estudio, el nivel tarifario de los clientes se clasifica dependiendo del punto de conexión a la red de distribución y del consumo energético. En este caso se analizan tres clientes conectados a la red de media tensión. Tabla 6. Consumo de cliente por nivel tarifario Mes Consumo cliente MTD1 kWh Consumo cliente MTD2 kWh Consumo cliente MTH kWh ene 24,480 11,880 5,640 feb 21,960 12,060 6,840 mar 23,760 11,160 4,800 abr 23,940 11,820 5,400 may 25,200 11,940 7,200 jun 25,740 13,920 5,880 jul 28,080 11,640 6,360 ago 29,160 12,240 7,320 sep 29,520 12,420 5,880 oct 29,700 11,760 6,480 nov 28,080 11,460 6,360 dic 23,580 11,100 6,120 Cabe caracterizar que el consumo máximo lo posee los clientes con tipo de factura MTD1 y el mínimo los clientes con tarifas MTH, sin embargo, el coste por potencia y energía es mayor para un nivel tarifario MTH y menor para un nivel tarifario MTD1. Es de notar el comportamiento durante el año 2016, de cada uno de los clientes conectados en la red de media tensión. A continuación, en las tablas 7,8 y 9, se analizan diferentes dimensionamientos para cada tipo de cliente: Tabla 7. Cliente MTD1 Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Retorno de la inversión 5 1,171.77 7.226% 6.1 (años) 10 5,547.84 17.3222% 2.1 (años) 15 8,771.16 27.05% 11 meses Tabla 8. Cliente MTD2 Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Retorno de la inversión 2 -3,202.17 1.313% 66 años 4 606.31 5.622% 13 años 6 9,217.44 22.504% 3.2 años Tabla 9.Cliente MTH Nivel tarifario: MTD1  Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 10 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 2.1 año y una vida útil de mi sistema de 2.8 años. Potencia del sistema de almacenamiento (kW) VAN TIR Retorno de la inversión 1.5 -2,639.69 1.41% 69 años 3 5,131.7 9.56% 10 años 4.5 20,163.5 26.30% 4 años 6 28,527.58 36.12% 3 años 7.5 46,737.82 48.25% 2 años 9 57,575.78 68.36% 1.3 años Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 6 Nivel tarifario: MTD2  Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento de 6 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 3.2 años y una vida útil de mi sistema de 6.8 años. Nivel tarifario: MTH  Para este caso el tamaño óptimo sería un sistema de almacenamiento a partir de 4.5 kW, ya que me proporciona un retorno de la inversión en 4 años y una vida útil de mi sistema de 15 años, o de un mayor dimensionamiento. Cuando la vida útil de un sistema de almacenamiento supera el tiempo de utilización en una zona determinada, se debe considerar instalar un sistema de almacenamiento móvil para que, en caso de cambios bruscos en el consumo de una zona en específica, se proceda a instalar en otra zona. Un factor que puede ser de gran consideración es repotenciar este sistema una vez deje de ser rentable, en dicha zona. Ahora se plantea el escenario 3, en donde hay que destacar una serie de datos importantes: Primero: La red en consideración, es una red de Republica dominicana, en donde se programan horas de interrupciones diarias por tipo de circuito. Segundo: El cliente en consideración es un cliente conectado a la red de baja tensión, y a dicho cliente se le programan 8 horas diarias de interrupciones. Tercero: Se analizará un sistema de almacenamiento considerando el día que se produjo la potencia máxima en el año 2016, debido a que dicho sistema debe estar en la capacidad de abastecer el consumo máximo en una zona determinada; no obstante, se consideran almacenamientos que tengan la capacidad de cubrir la mitad y/o el 75% de la demanda de dicho cliente. Cuarto: Una vez se analiza el sistema de almacenamiento, se recurre a comparar con otra alternativa probable, que para este caso se considera un generador eléctrico utilizando gasolina como fuente primaria. En la gráfica 2, se analiza el consumo de potencia y las horas de interrupciones programadas para este día, de manera que en la gráfica 3, se plantea el sistema de almacenamiento propuesto. En la gráfica 2, es de notar que la potencia máxima es de 5.83 kW. Los periodos 2,8,9,10,11,12,20 y 21, es donde hay ocurrencia de interrupciones programadas. La rentabilidad para un sistema de almacenamiento de diferentes dimensionamientos se verifica en la tabla 10, siendo comparado con la otra alternativa mencionada: Tabla 10. Comparación de alternativas Otro punto relevante y de gran importancia es, que lo que encarece el coste del generador eléctrico es el coste del combustible, por lo que para una posible investigación debe compararse con un sistema de almacenamiento adaptado a energías renovables como por ejemplo placas fotovoltaicas. En fin, un sistema de almacenamiento sería una alternativa considerable para el suministro de energía eléctrica ante interrupciones programadas, siempre que se desee abastecer más del 75% de la demanda. En la gráfica 3, se observa cómo queda el consumo de potencia con el sistema de almacenamiento Potencia del sistema de almacenamiento o generador eléctrico (kW) Coste total del generador eléctrico (€) Coste del sistema de almacenamiento (€) 3 7,433 7,777.50 4 14,023 10,370.45 6 21,063 15,555.67 Ilustración 2. Potencia no suministrada de cliente BTS2 Universidad de Sevilla. Liranzo Paulino Christopher de Jesús. Almacenamiento de energía en distribución eléctrica. 7 planteado. Las barras color verde representan la potencia suministrada por el sistema de almacenamiento. VI. CONCLUSIONES El almacenamiento en las redes de distribución puede utilizarse para atrasar o evitar inversiones necesarias para mantener la adecuada capacidad en las redes de distribución, para alimentar todas las cargas. El aplazamiento de las mejoras podría ser el reemplazo de un transformador de distribución viejo o sobre cargado en una subestación o instalar conductores más gruesos en una línea de distribución. Cuando un transformador se sustituye por uno de mayor capacidad, la capacidad de este se selecciona de forma tal que se tenga en cuenta el crecimiento de la carga en un período de unos 15 a 20 años. Por lo tanto, gran parte de esta inversión es sub utilizada la mayoría del tiempo de vida útil del equipo. El almacenamiento de energía puede ser usado por los usuarios (clientes de la compañía eléctrica) para reducir sus costos globales de electricidad reduciendo su demanda durante los períodos de pico especificados por la compañía. Con un sistema de almacenamiento como lo que se ha planteado en el Almacenamiento en la distribuidora, la empresa tendría ahorros significativos que podrían ser utilizados para hacer inversiones en otros sectores. VII. REFERENCIAS [1] T. Wildi, Maquinas Eléctricas y sistemas de potencia, Mexico: Pearson, 2007. [2] D. L. Laguna, Gestion de picos de potencia eléctrica a nivel doméstico mediante almacenamiento energetico en baterías, Sevilla: ETSI, 2016. [3] J. R. Morante, Almacenamiento de la electricidad, Madrid: Fundación Gas natural Fenosa, 2014. [4] L. E. Ventura, Análisis Global de los Diferentes Sistemas de Almacenamiento, Sevilla, 2016. [5] A. L. Sanchez, ESTUDIO DEL ALMACENAMIENTO DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE AIRE COMPRIMIDO, Universidad Politécnica de Catalunya, 2015. [6] R. tecnologías, «centralestermosolares.com,» 2017. [En línea]. [Último acceso: 30 mayo 2017]. [7] M. d. R. A. Corchado, Comparación de Sistemas de control de almacenamiento de energía para aportar a regulación de frecuencia, Sevilla, 2016. [8] G. G. Gonzalez, «Almacenamiento de energía magnetica por superconducción,» 2016. [9] I. G. Mera, «Baterías y supercondensadores,» de DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA HÍBRIDO BASADO EN BATERÍAS Y SUPERCONDENSADORES PARA SU INTEGRACIÓN EN MICROREDES ELÉCTRICAS , Sevilla, Universidad de sevilla (ETSI), 2016. [10] K. dragoon, Energy storage opportunities and callenges (ECOFYS), 2014. [11] G. DELILLE, B. FRANÇOIS, G. MALARANGE y J.-L. FRAISSE, «ENERGY STORAGE SYSTEMS IN DISTRIBUTION GRIDS: NEW ASSETS TO UPGRADE,» CIRED, nº 0493, pp. 1-4, 2009. [12] Z. ZHANG y S. LIUE, «THE ENERGY STORAGE APPLICATION STRATEGY IN DIFFERENT VOLTAGE LEVELS OF DISTRIBUTION SYSTEM,» CIRED, 2011. [13] R. Cremers, «STORAGE OPTIMIZATION IN DISTRIBUTION SYSTEMS,» CIRED, 2011. Ilustración 3. Potencia suministrada con sistema de almacenamiento