Soluciones de acumulación y gestión energética
La gestión de la energía que generamos y que consumimos es de suma importancia, tanto a nivel residencial como comercial e industrial y la implementación de soluciones de almacenamiento para la mejora de la gestión energética ya es una realidad.
Estas soluciones se convierten en un activo productivo a todos los niveles de consumo, capaz de aportarnos beneficios energéticos y económicos claros. Esto es especialmente relevante dado que la inestabilidad de ciertos mercados eléctricos puede ocasionar riesgos no previstos y desviaciones en nuestros planes de negocio o en el presupuesto de nuestro hogar.
Las baterías residenciales nos ayudan a gestionar la energía no consumida y acumularla para su uso al final del día cuando nuestra instalación fotovoltaica no está produciendo, o en franjas horarias en las que el coste de la electricidad es más elevado.
Por otro lado, en el caso de las baterías comerciales e industriales, las funcionalidades y el aprovechamiento de la energía almacenada aumentan. Las soluciones de acumulación industrial nos permiten:
- Aumentar nuestras tasas de autoconsumo solar.
- Aprovechar periodos tarifarios de bajo o alto coste.
- Evitar demandas de potencia por encima de la contratada.
- Aporta estabilidad de red.
- Reduce necesidades de ampliación del suministro eléctrico.
- Nos permite disponer de un back-up y funcionamiento aislado, entre otros.
Las soluciones de Almacenamiento Comercial e Industrial ya son una opción real y viable para dar respuesta a sistemas de suministro eléctrico con limitaciones de capacidad de red y con una demanda de energía que necesita gestión de la misma, así como gestión de potencia.
Para contextualizar, esta categoría de baterías van desde los 100 kWh hasta los 4 MWh, con composiciones desde 0.25C hasta 1C, es decir, con potencias de carga y descarga habituales desde 100 kW hasta 4 MW.
A continuación, listamos los componentes que componen un sistema de acumulación C&I. Como os imaginaréis, estos no se componen solo de una “batería grande”:
- ESS: Es la propia batería en si, el conjunto de celdas de litio que conforman la capacidad de almacenamiento (kWh).
- PCS: Es el inversor bidireccional de carga y descarga de la batería, cuyo principal parámetro es la potencia (kW) que es capaz de gestionar.
- Optimizadores - Rack Controler: Elementos de optimización de tensión y corriente presentes en cada módulo de batería o en cada rack de baterías. Su función es similar a la optimización que conocemos en los módulos fotovoltaicos, y su objetivo es entregar al PCS la máxima potencia posible.
- Sensores: Elementos tanto a nivel particular del módulo de batería, como a nivel general del conjunto del ESS, que nos aportan información monitorizada para conocer el estado del equipo en cuestión o de la parte del equipo en concreto.
- Climatización/Ventilación: Con apoyo de los sensores, estos sistemas mantienen el nivel de temperatura óptimo para la correcta operatividad de la solución.
- Protección de Incendios: En general, los fabricantes de sistemas de acumulación ofrecen entre 3 y 5 niveles de protección contra el riesgo de incendio para evitar que este evento ocurra.
- Protección de sobrepresión: Los sistemas de protección ante presiones internas altas se comportan como “aliviaderos” que principalmente tratan de anular el riesgo de explosión.
- Cabinet: Es el mueble armario en el que algunos fabricantes configurar la solución con todos los elementos anteriores. Aquellos fabricantes que lo incorporan en su diseño ofrecen desde un cabinet con diseño específico para cada solución hasta un “envase” tipo contenedor tradicional mínimamente adaptado.
- Sistemas de monitorización: Es el conjunto de datalogger presentes el sistema. La ESS requiere del suyo propio para la adquisición de todos los datos necesarios para la correcta gestión de la energía en el EMS.
- EMS: Es el supervisor y gestor global del sistema. Tiene la capacidad de gestionar y monitorizar los subsistemas principales de una instalación completa con todas sus fuentes de energía y potencias, como lo son la red eléctrica, la instalacion fotovoltaica, la ESS o el grupo diesel en caso de haberlo para sistemas aislados o gestión de back-up. Básicamente es un datalogger principal que se alimenta de los datalogger del resto de subsistemas.
- Switch-backup: Elemento más particular para aquellas soluciones que exigen desconexión de red en momentos de aplicación de la funcionalidad back-up.
Dentro de esta categoría y teniendo en cuenta los niveles de capacidad y potencia requeridos, entre las opciones disponibles podemos encontrar dos tipos de soluciones a nivel de integración del sistema:
- Soluciones integrales: Son aquellas soluciones en las que el fabricante nos proporciona todo el equipamiento necesario para la configuración, montaje, instalación y puesta en marcha. Normalmente actúa como único proveedor y los equipos vienen listos para llevar a cabo la instalación.
En este caso, el instalador o el EPCista no es necesario que lleve a cabo análisis o estudios previos para la integración con otros equipos de otros fabricantes ni para confirmar la compatibilidad eléctrica y de comunicaciones o la correcta gestión energética de todo el sistema.
- Soluciones no integrales: Son aquellas soluciones en las que el fabricante de la batería propiamente dicha, módulos o rack de litio (parte ESS), solo aporta prácticamente este equipamiento y el resto de elementos y equipos del sistema deben ser adquiridos a través de otros fabricantes, mediante el estudio previo de compatibilidad y funcionalidad que haga viable la solución completa.
En estos casos el EPCista/instalador se convierte en el responsable último de integración para el sistema.
Analizando la configuración del sistema también podemos diferenciar entre dos tipos de soluciones:
- Soluciones modulares: Aquellas compuestas por grupos individuales de ESS o de racks de baterías en paralelo, que se combinan hasta alcanzar la capacidad y potencia deseada. El mayor beneficio de este tipo de soluciones es que la gama de potencias y capacidades es muy flexible.
- Soluciones utility: Soluciones derivadas de la tecnología y dimensión utility scale, adaptadas a nivel C&I en un único “pack”, habitualmente sin posibilidad de descomposición o ampliación. Suelen ser modelos de 1, 2, 3 y 4 MWh en el mercado actual, en tamaños de cabinet equivalentes a un contenedor de 20 pies y/o 40 pies.
Las ventajas que nos aporta la acumulación comercial e industrial son cada día más numerosas. A continuación detallamos las más destacadas:
- Aumento del autoconsumo: En aquellas instalaciones donde la batería viene acompañada de una instalación fotovoltaica, el almacenamiento nos sirve para realizar una gestión de excedentes eficiente y así aprovechar mejor la energía generada por nuestra instalación, mejorando significativamente su rentabilidad.
- Estabilidad de red: Debido a su capacidad intrínseca de inyección de potencia, con sus parámetros estables de tensión y frecuencia, el sistema de almacenamiento nos ayuda a eliminar las inestabilidades que pudiéramos tener desde nuestro punto de conexión o suministro.
- TOU: En base a la producción de la instalación fotovoltaica y a los periodos y tarifas eléctricas contratadas, esta función nos permite programar y configurar horarios de carga y descarga que mejoren la rentabilidad del activo y, por supuesto, el plan de negocio de nuestra empresa.
- Peak Shaving: La inyección de potencia y su configuración desde el sistema de almacenamiento es una gran ventaja de cara a la potencia contratada del sitio, reduciendo aquellos momentos de “sobrepotencia” en el consumo para evitar efectos conocimos en términos de “maxímetro” y por lo tanto extra-costes a abonar a la compañía por exceso de potencia respecto a la contratada.
- Reducción de las condiciones de suministro: Debido a circunstancias de la ubicación y la red de distribución que la suministra, es necesario realizar una ampliación de potencia que deriva en tiempo y altos costes. El almacenamiento puede convertirse en un elemento de inyección y gestión de potencia interno en el consumo, aportando capacidad y, a consecuencia, convirtiéndose en una gran alternativa a los requerimientos costosos de las compañías eléctricas.
- Imposibilidad en las condiciones de suministro: Siguiendo la funcionalidad y ventaja anterior, existen casos donde un aumento de potencia en las condiciones de suministro es literalmente “imposible” o no permitido por las compañías. Nuevamente el sistema de almacenamiento como elemento de aporte de potencia nos ayuda a solucionar esta gran necesidad que ciertos sitios requieren, como por ejemplo electrolineras con sistemas rápidos o ultra-rápidos de carga de vehículos eléctricos.
- Activo propio: Al ser un activo propio, este no está sometido a las fluctuaciones del mercado, estrategias comerciales y cambios contractuales y tarifarios que van a ir sufriendo los proveedores de baterías virtuales.
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Baterías Residenciales
Si bien todas las baterías almacenan la energía en corriente continua (CC), podemos diferenciar dos tipos según el modo de conexión:
Batería de corriente continua (CC)
Este tipo de baterías fotovoltaicas son las más habituales. Dependen de un inversor externo para convertir la corriente continua almacenada en corriente alterna apta para ser utilizada. Son modelos de batería muy versátiles y eficientes, ya que son compatibles con distintos fabricantes y modelos de inversores. Además, al conectarse a inversores híbridos, permiten cargarse directamente desde nuestra instalación fotovoltaica.
Batería de corriente alterna (CA)
Esta tipología de batería cuenta con un inversor CC-CA en su interior. Por lo tanto, su instalación es más sencilla, ya que no es necesario realizar la conexión batería-inversor. Además, este tipo de baterías residenciales suelen ser modulares, lo que permite ampliar nuestra instalación en cualquier momento.
Por otro lado, cabe destacar que, al contar con un inversor en su interior, este tipo de baterías usualmente disponen de más potencia en la instalación.
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Fabricantes
Líder mundial de micro inversores, Enphase ofrece una solución de acumulación monofásica en AC Coupling compatibles con todas las instalaciones realizadas con micro inversores Enphase y con cualquier inversor de otro fabricante. Dos modelos disponibles, de 3kWh y 10kWh, configurable hasta 20kWh por fase y también configurar instalaciones trifásicas.
La LUNA2000 es una batería módular y ampliable desde los 5kWh hasta los 15kWh, pudiendo configurar sistemas de hasta 90kWh y compatible en DC coupling con los inversores Huawei de las gamas L1 (monofásico) y M1 (Trifásico). Opcionalmente puede suministrar energía en caso de emergencia con el accesorio Backup box adicional.
La Powerwall 2 ofrece un gran rango de acumulación desde los 14kWh hasta los 140kWh. Es una batería de AC coupling monofásica configurable en sistemas trifásicos y compatible con cualquier inversor FV de cualquier fabricante. Junto con la Gateway 2 monitoriza el flujo energético y permite suministros energéticos en caso de emergencia de la red.
BYD ofrece una gama modular, flexible y ampliable de baterías de acumulación tanto en baja tensión (LV) como en alta tensión (HV) desde los 4kW hasta incluso 1MWh y compatibles con los modelos de los principales fabricantes de inversores FV. Sus sistemas son reconocidos para ser de los más eficientes y robustos del mercado.
Gama modular, configurable y ampliable a medida. Solución de baterías de acumulación en baja tensión (LV) de dimensiones estándar en formato rack de 19 pulgadas cubriendo desde los 2,5 kWh hasta los 2,304 kWh siendo la solución más versátil del mercado. Compatible con la gran mayoría de fabricantes de inversores FV.
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La importancia del dimensionado en sistemas con acumulación
Normalmente, a la hora de diseñar un sistema de autoconsumo nos fijamos, entre otras cosas, en la potencia contratada por el cliente, consumos, perfil de carga o espacio disponible en la cubierta. Si observamos que debido al perfil del cliente o a la potencia instalada nuestra cuota de autoconsumo va a ser menor de lo esperada, es posible que nos planteemos instalar un sistema de acumulación para almacenar parte del excedente.
Cómo transformar tu instalación sin cambiar tu inversor a red
Para aquellos con instalaciones de autoconsumo con excedentes, la clave para obtener más valor radica en la utilización de baterías de almacenamiento solar. Aunque la mayoría de los inversores residenciales no son híbridos, existen soluciones que permiten actualizar la instalación sin cambiar el inversor original, facilitando la maximización del aprovechamiento de los excedentes.
La batería TESLA llega a España de la mano de Amara NZero
En el ámbito de las colaboraciones, Amara NZero y Tesla unen fuerzas para distribuir en España la batería PowerWall, una solución de acumulación AC Coupling con capacidades de hasta 14 kWh. Esta batería es compatible con instalaciones fotovoltaicas y sistemas de generación, proporcionando una opción eficiente para el almacenamiento de energía renovable.
Huawei Smart Home: la solución integral para optimizar tu instalación fotovoltaica
Con el aumento de la energía fotovoltaica, Huawei se destaca ofreciendo soluciones completas y personalizadas para optimizar la producción y el manejo de las plantas. Su propuesta incluye todos los elementos necesarios para controlar y monitorizar de manera eficiente las instalaciones, asegurando que se esté maximizando la producción de energía renovable de manera sencilla y efectiva.