Guía de sistemas comerciales de almacenamiento de energía

¿Qué son los sistemas comerciales de almacenamiento de baterías?

batería de 100kwhybatería de 200kwhLos sistemas comerciales de almacenamiento de baterías son soluciones avanzadas de almacenamiento de energía diseñadas para almacenar y liberar electricidad de diversas fuentes. Funcionan como bancos de energía a gran escala y utilizan paquetes de baterías alojados en contenedores para gestionar el flujo de energía de forma eficaz. Estos sistemas vienen en varios tamaños y configuraciones para satisfacer las necesidades específicas de diferentes aplicaciones y clientes.

El diseño modular desistemas comerciales de almacenamiento de bateríaspermite la escalabilidad, con capacidades de almacenamiento que suelen oscilar entre 50 kWh y 1 MWh. Esta flexibilidad los hace adecuados para una amplia gama de negocios, incluidas pequeñas y medianas empresas, escuelas, hospitales, gasolineras, tiendas minoristas e instalaciones industriales. Estos sistemas ayudan a gestionar la demanda de energía, proporcionar energía de respaldo durante los cortes y respaldar la integración de fuentes de energía renovables como la solar y la eólica.

La flexibilidad de los diseños modulares garantiza que estos sistemas se puedan personalizar para adaptarse a requisitos energéticos específicos, proporcionando una solución rentable para mejorar la eficiencia energética y la confiabilidad en varios sectores.

Componentes de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía y sus aplicaciones.

Sistemas comerciales de almacenamiento de energía.Constan de varios componentes clave, cada uno de los cuales desempeña una función específica para satisfacer diversas necesidades de aplicaciones. A continuación se incluye una descripción detallada de estos componentes y sus aplicaciones específicas en escenarios del mundo real:

1. Sistema de batería:
   • Componente central: El sistema de batería consta de celdas de batería individuales que almacenan energía eléctrica. Las baterías de iones de litio se utilizan habitualmente debido a su alta densidad de energía y su larga vida útil.
   • Aplicaciones: En picos de reducción y cambio de carga, el sistema de batería se carga durante períodos de baja demanda de electricidad y descarga la energía almacenada durante los picos de demanda, lo que reduce efectivamente los costos de energía.
2. Sistema de gestión de batería (BMS):
   • Función: El BMS monitorea el estado y los parámetros de rendimiento de la batería, como el voltaje, la temperatura y el estado de carga, garantizando un funcionamiento seguro y eficiente.
   • Aplicaciones: En aplicaciones de microrred y energía de respaldo, el BMS garantiza que el sistema de batería pueda proporcionar energía de emergencia estable durante cortes de red, lo que garantiza la continuidad del negocio.
3. Inversor o sistema de conversión de energía (PCS):
   • Función: El PCS convierte la energía de CC almacenada en el sistema de batería en energía de CA requerida por la red o las cargas, mientras mantiene estable el voltaje de salida y la calidad de la energía.
   • Aplicaciones: En los sistemas conectados a la red, el PCS permite el flujo de energía bidireccional, lo que respalda el equilibrio de carga y el control de la frecuencia de la red para mejorar la confiabilidad y estabilidad de la red.
4. Sistema de Gestión de Energía (EMS):
   • Función: El EMS optimiza y gestiona el flujo de energía dentro del sistema de almacenamiento, coordinándose con la red, las cargas y otras fuentes de energía. Realiza tareas como reducción de picos, cambio de carga y arbitraje de energía.
   • Aplicaciones: En la integración de energías renovables, el EMS mejora la previsibilidad y estabilidad de la energía solar y eólica optimizando la utilización y el almacenamiento de energía.
5. Inversor bidireccional:
   • Función: Los inversores bidireccionales permiten el intercambio de energía entre el sistema de batería y la red según sea necesario, lo que respalda la gestión flexible de la energía y el funcionamiento autónomo durante fallas de la red.
   • Aplicaciones: En el suministro de energía de microrredes y áreas remotas, los inversores bidireccionales garantizan la autonomía del sistema y colaboran con la red principal para mejorar la confiabilidad y sostenibilidad del suministro de energía.
6. Transformador:
   • Función: Los transformadores ajustan el nivel de voltaje de salida del sistema de batería para que coincida con los requisitos de la red o las cargas, lo que garantiza una transmisión de energía eficiente y la estabilidad del sistema.
   • Aplicaciones: En aplicaciones de energía industriales y comerciales a gran escala, los transformadores optimizan la eficiencia de la transmisión de energía y la estabilidad operativa del sistema al proporcionar una adaptación de voltaje adecuada.
7. Dispositivos de protección:
   • Función: Los dispositivos de protección monitorean y responden a sobretensiones, cortocircuitos y otras anomalías de la red dentro del sistema, lo que garantiza un funcionamiento seguro y minimiza los daños al equipo.
   • Aplicaciones: En integración de red y entornos con cambios rápidos de carga, los dispositivos de protección salvaguardan el sistema de baterías y la red, reduciendo los costos de mantenimiento y los riesgos operativos.
8. Sistemas de refrigeración:
   • Función: Los sistemas de refrigeración mantienen temperaturas de funcionamiento óptimas para baterías e inversores, evitando el sobrecalentamiento y la degradación del rendimiento, asegurando la estabilidad del sistema a largo plazo.
   • Aplicaciones: En ambientes de alta temperatura y cargas de descarga de alta potencia, los sistemas de enfriamiento brindan la capacidad de disipación de calor necesaria, lo que prolonga la vida útil del equipo y optimiza la eficiencia energética.
9. Sistemas de control avanzados:
   • Función: Los sistemas de control avanzados se integran con EMS y BMS para monitorear y optimizar la operación y el rendimiento de todo el sistema de almacenamiento de energía.
   • Aplicaciones: En aplicaciones comerciales e industriales a gran escala, los sistemas de control avanzados mejoran la capacidad de respuesta del sistema y la eficiencia operativa a través del análisis de datos en tiempo real y el soporte de decisiones.

Estos componentes y sus aplicaciones demuestran las funciones críticas y los usos prácticos de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía en la gestión energética moderna. Al aprovechar estas tecnologías y estrategias de manera efectiva, las empresas pueden lograr ahorros de energía, reducir las emisiones de carbono y mejorar la confiabilidad y sostenibilidad de su suministro de energía.

Tipos de sistemas comerciales de almacenamiento de energía

1. Almacenamiento Mecánico: Utiliza movimientos o fuerzas físicas para almacenar energía. Los ejemplos incluyen la hidroelectricidad con almacenamiento por bombeo (PSH), el almacenamiento de energía con aire comprimido (CAES) y el almacenamiento de energía con volante de inercia (FES).
2. Almacenamiento electromagnético: Utiliza campos eléctricos o magnéticos para almacenar energía. Los ejemplos incluyen condensadores, supercondensadores y almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES).
3. Almacenamiento Térmico: Almacena energía en forma de calor o frío. Los ejemplos incluyen sales fundidas, aire líquido, almacenamiento de energía criogénica (CES) y sistemas de hielo/agua.
4. Almacenamiento de productos químicos: Convierte y almacena energía mediante procesos químicos, como el almacenamiento de hidrógeno.
5. Almacenamiento electroquímico: Implica baterías que almacenan y liberan energía mediante reacciones electroquímicas. Las baterías de iones de litio son el tipo más común utilizado en entornos comerciales debido a su alta eficiencia y densidad energética.

Cada tipo de sistema de almacenamiento tiene sus ventajas y limitaciones únicas, lo que los hace adecuados para diferentes aplicaciones y requisitos operativos.

Aplicaciones de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía

Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía tienen diversas aplicaciones que brindan beneficios económicos y contribuyen a objetivos energéticos y ambientales más amplios. Estas aplicaciones permiten ahorrar costos y mejorar la eficiencia operativa. Aquí hay una descripción detallada:

1. Afeitado de picos:

   Reduce los cargos por demanda al descargar la energía almacenada durante períodos de alta demanda de energía. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía liberan energía almacenada durante los períodos de máxima demanda de electricidad, lo que reduce los cargos por demanda para las empresas. Esto es particularmente beneficioso para instalaciones con altos ratios pico-promedio o aquellas sujetas a altos cargos de demanda, como escuelas, hospitales, gasolineras, tiendas e industrias.

2. Cambio de carga:

   Almacena energía durante los períodos de precios bajos de la electricidad y la descarga cuando los precios son altos, ahorrando costos para los clientes de tiempo de uso. Estos sistemas almacenan el exceso de energía durante los períodos de precios bajos de la electricidad y la descargan durante los períodos de precios pico. Esto beneficia a los clientes en términos de precios por tiempo de uso o en tiempo real. Por ejemplo, un hotel en Hawái utilizó un sistema de batería de iones de litio de 500 kW/3 MWh para cambiar su carga eléctrica del día a la noche, ahorrando 275.000 dólares al año.

3. Integración renovable:

   Mejora la utilización de fuentes de energía renovables almacenando el exceso de generación y liberándolo cuando sea necesario. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía almacenan el excedente de energía solar o eólica y la liberan durante la demanda máxima de energía o cuando la generación de energía renovable es baja. Esto reduce la dependencia de los combustibles fósiles y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, estabiliza la red, mejorando su confiabilidad y seguridad.

4. Energía de respaldo:

   Proporciona energía de emergencia durante cortes de la red, lo que garantiza la continuidad del negocio y la resiliencia operativa. Estos sistemas brindan energía de respaldo durante fallas de la red o emergencias, lo que garantiza que instalaciones críticas como hospitales, centros de datos e instalaciones industriales permanezcan operativas. Esta capacidad es crucial para las instalaciones que no pueden permitirse cortes de energía.

5. Microrred:

   Funciona como un sistema de energía independiente o en conjunto con la red principal, lo que mejora la confiabilidad y reduce las emisiones. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía son parte integral de las microrredes y funcionan de forma independiente o conectados a la red principal. Las microrredes mejoran la confiabilidad de la red local, reducen las emisiones y aumentan la independencia y flexibilidad energética de la comunidad.

Estas aplicaciones no solo generan beneficios económicos directos, sino que también contribuyen a objetivos energéticos y ambientales más amplios, como reducir las emisiones de carbono y mejorar la estabilidad de la red. Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía, al mejorar la eficiencia energética y reducir los riesgos operativos, crean ventajas competitivas y oportunidades para el desarrollo sostenible tanto en empresas comerciales como en comunidades.

Capacidad de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía.

Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía suelen oscilar entre 50 kWh y 1 MWh y satisfacen diversas necesidades comerciales y municipales. La elección de la capacidad depende de la aplicación específica y de las métricas de rendimiento requeridas.

Una evaluación precisa de las necesidades energéticas y una planificación cuidadosa son esenciales para determinar la capacidad de almacenamiento óptima para una aplicación determinada, garantizando tanto la rentabilidad como la eficiencia operativa.

Ventajas de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía

1. Resistencia
   Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía ofrecen energía de respaldo crítica durante los cortes, lo que garantiza que las operaciones puedan continuar sin interrupciones. Esto es especialmente vital para instalaciones como hospitales, centros de datos y plantas de fabricación donde las interrupciones del suministro eléctrico pueden provocar pérdidas financieras importantes o poner en peligro la seguridad. Al proporcionar una fuente de energía confiable durante fallas de la red, estos sistemas ayudan a mantener la continuidad del negocio y proteger los equipos sensibles de las fluctuaciones de energía.
2. Ahorro de costos
   Uno de los principales beneficios financieros de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía es la capacidad de cambiar el uso de energía de los períodos pico a los períodos valle. Los costos de electricidad suelen ser más altos durante las horas pico de demanda, por lo que almacenar energía durante las horas de menor actividad cuando las tarifas son más bajas y usarla durante las horas pico puede resultar en ahorros sustanciales de costos. Además, las empresas pueden participar en programas de respuesta a la demanda, que ofrecen incentivos financieros para reducir el consumo de energía durante los períodos de alta demanda. Estas estrategias no sólo reducen las facturas de energía sino que también optimizan los patrones de consumo de energía.
3. Integración renovable
   La integración de sistemas comerciales de almacenamiento de energía con fuentes de energía renovables como la solar y la eólica mejora su eficacia y confiabilidad. Estos sistemas de almacenamiento pueden capturar el exceso de energía generado durante períodos de alta producción renovable y almacenarlo para su uso cuando la generación sea baja. Esto no sólo maximiza la utilización de energía renovable sino que también reduce la dependencia de los combustibles fósiles, lo que lleva a menores emisiones de gases de efecto invernadero. Al estabilizar la naturaleza intermitente de la energía renovable, los sistemas de almacenamiento facilitan una transición energética más fluida y sostenible.
4. Beneficios de la red
   Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía contribuyen a la estabilidad de la red al equilibrar las fluctuaciones de la oferta y la demanda. Proporcionan servicios auxiliares, como regulación de frecuencia y soporte de voltaje, que son cruciales para mantener la integridad operativa de la red. Además, estos sistemas mejoran la seguridad de la red al proporcionar capas adicionales de resiliencia contra ciberataques y desastres naturales. El despliegue de sistemas de almacenamiento de energía también respalda el crecimiento económico al crear empleos en la fabricación, instalación y mantenimiento, al tiempo que promueve la sostenibilidad ambiental mediante la reducción de emisiones y consumo de recursos.
5. Beneficios Estratégicos

   Eficiencia Energética: Al optimizar el uso de energía y reducir el desperdicio, los sistemas de almacenamiento ayudan a las empresas a lograr una mayor eficiencia energética, lo que puede generar menores costos operativos y una reducción de la huella de carbono.

   Reducción del Riesgo Operacional: Tener una fuente de energía de respaldo confiable reduce el riesgo de interrupciones operativas debido a cortes de energía, minimizando así posibles pérdidas financieras y mejorando la estabilidad general del negocio.

Vida útil de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía

La vida útil de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía varía según la tecnología y el uso. Los rangos generales incluyen:

• Baterías de iones de litio: de 8 a 15 años
• Baterías de flujo redox: de 5 a 15 años
• Sistemas de almacenamiento de hidrógeno: 8 a 15 años

La implementación de herramientas avanzadas de monitoreo y diagnóstico puede ayudar a predecir y prevenir problemas potenciales, extendiendo aún más la vida operativa de los sistemas de almacenamiento de energía.

Cómo diseñar un sistema de almacenamiento de energía comercial según las demandas de la aplicación

El diseño de un sistema comercial de almacenamiento de energía es un proceso complejo que involucra varios pasos clave y opciones tecnológicas para garantizar que el sistema cumpla efectivamente con los requisitos de la aplicación y los criterios de rendimiento.

1. Identificación de escenarios de aplicación:

   Definición de servicios primarios: El primer paso implica especificar los servicios principales que proporcionará el sistema, como reducción de picos, cambio de carga y energía de respaldo. Diferentes aplicaciones pueden requerir soluciones de almacenamiento de energía personalizadas.

2. Definición de métricas de rendimiento:

   Calificaciones de potencia y energía: Determine la capacidad máxima de manejo y almacenamiento de energía requerida por el sistema.

   Eficiencia: Considere la eficiencia de conversión de energía del sistema para minimizar las pérdidas durante la transferencia de energía.

   Ciclo de vida: Evaluar la vida útil esperada de los ciclos de carga y descarga por día, semana o año, crucial para la rentabilidad.

3. Seleccionar tecnología:

   Tecnologías de almacenamiento: Según las métricas de rendimiento, elija tecnologías de almacenamiento adecuadas, como baterías de iones de litio, baterías de plomo-ácido, baterías de flujo o almacenamiento de energía con aire comprimido. Cada tecnología ofrece ventajas únicas y se adapta a diferentes necesidades operativas. Por ejemplo, las baterías de iones de litio proporcionan una alta densidad de energía y un ciclo de vida prolongado, lo que las hace ideales para los requisitos de almacenamiento de energía a largo plazo.

4. Diseño del sistema:

   Configuración e integración: Diseñar el diseño físico y las conexiones eléctricas del sistema para garantizar una interacción efectiva con la red, otras fuentes de energía y cargas.

   Control y Gestión: Incorpore sistemas como sistemas de gestión de baterías (BMS), sistemas de gestión de energía (EMS) e inversores para mantener un rendimiento óptimo del sistema. Estos sistemas equilibran el voltaje, la temperatura, la corriente, el estado de carga y el estado general del sistema.

5. Evaluación del sistema:

   Pruebas de rendimiento: Realice pruebas exhaustivas para validar el rendimiento del sistema en diversas condiciones de carga y red.

   Garantía de confiabilidad: Evalúe la confiabilidad y estabilidad a largo plazo del sistema, incluida la gestión de la temperatura, las predicciones de la duración de la batería y las capacidades de respuesta a emergencias.

   Análisis de beneficios económicos: Analizar los beneficios económicos generales del sistema, incluido el ahorro de energía, la reducción de los costos de electricidad, la participación en los servicios de la red (por ejemplo, respuesta a la demanda) y la vida útil extendida de la infraestructura de la red.

El diseño de sistemas comerciales de almacenamiento de energía requiere una consideración holística de los factores tecnológicos, económicos y ambientales para garantizar que el sistema ofrezca el rendimiento y los rendimientos esperados durante la operación.

Calcular costos y beneficios

El costo nivelado de almacenamiento (LCOS) es una métrica común utilizada para evaluar el costo y el valor de los sistemas de almacenamiento de energía. Representa los costos totales de vida divididos por la producción total de energía de vida. Comparar LCOS con posibles flujos de ingresos o ahorros de costos ayuda a determinar la viabilidad económica de un proyecto de almacenamiento.

Integración con la energía fotovoltaica

Los sistemas comerciales de almacenamiento de baterías se pueden integrar con sistemas fotovoltaicos (PV) para crear soluciones solares más almacenamiento. Estos sistemas almacenan el exceso de energía solar para su uso posterior, mejorando el autoconsumo de energía, reduciendo los cargos por demanda y proporcionando energía de respaldo confiable. También respaldan servicios de red como la regulación de frecuencia y el arbitraje energético, lo que los convierte en una opción rentable y respetuosa con el medio ambiente para las empresas.

Conclusión

Los sistemas comerciales de almacenamiento de energía se están volviendo cada vez más viables y atractivos a medida que avanza la tecnología y se implementan políticas de apoyo. Estos sistemas ofrecen beneficios significativos, incluidos ahorros de costos, mayor resiliencia y una mejor integración de fuentes de energía renovables. Al comprender los componentes, las aplicaciones y las ventajas, las empresas pueden tomar decisiones informadas para aprovechar todo el potencial de los sistemas comerciales de almacenamiento de energía.

Kamada Power OEM ODM Sistemas de almacenamiento de energía comerciales personalizados, Contacte a Kamada Powerpara obtener una cotización