Sofía Pérez, Pablo Javier Figueroa Bresler - eCommerce Day Bolivia 2024
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
1. “TECNOLOGIAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
PARA FAVORECER Y EXTENDER EL USO DE
FUENTES ENERGETICAS RENOVABLES”.
J.R.Morante
IREC, Catalonia Institute for Energy Research, Plaça de les Dones de Negre,1.
Sant Adrià del Besòs, 08930. Spain.
Department of Electronics, University of Barcelona, C/Martí i Franquès,1.
Barcelona,08028. Spain.
2. El almacenamiento de energía como alternativa para
favorecer y extender el uso de energías renovables:
i) combinación de energía renovables con sistemas
hidráulicos de bombeo
ii) combinación de fuentes renovables distribuidas con
sistemas inteligentes de almacenamiento electroquímico y
iii) P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para
utilizar
a) excedentes de producción de energía renovables
b) fuentes de carbono de origen biogénico
c) combustibles solares.
5. Rango
de
Potencia:
100-‐5000
MW
Rango
de
Energía:
1-‐24h
Tiempo
de
repsuesta
:
s-‐min
Densidad
de
Energía:
0,04Wh/
l-‐1,5Wh/l
Autodescarga:
∼0%/day
Temperatura
de
operación:
>0ºC
Eficiencia
del
ciclo
completo75%
VIda:
50-‐100
years
Lundigton Pumped Storage Power Plant.
Michigan (USA).
Elevación 400 pies sobre el lago Michigan,
0.04 Wh/l densidad de energia
15.000MWh energía almacenada
1872MW Potencia de salida (21,5 GW total US)
7. Combinación de fuentes renovables distribuidas
con
sistemas inteligentes
de
almacenamiento electroquímico
8. AUTOGENERACIÓN Y
AUTOCONSUMO DE ENERGIA:
BAPV + BIPV
+ Other renewals sources
Grid
Smart Metering
E Storage
Smart Power
Electronic
Conditioner
X
11. Precio promedio para sistemas fotovoltaicos instalados en tejados ( Ref.:
Alemania)
silicio
13. Previsión sobre la evolución de los costes del kWh:
Actualmente el coste medio del kWh según red eléctrica española, REE, se
ha situado en 2012 aproximadamente en promedio a 6c€/kWh. [Memoria
2012 REE] según costes del mercado de energía antes de impuestos , de
otras tasas y baremos fijos de la facturación eléctrica en España. Otros
países tienen otros costes.
19. Dos modelos, 7 kWh y
otro de 15 kWh.
Tesla/Solar City ofrece
facilidades de compra,
una entrada de 1.500 $
y 15 $ mensuales
durante 20 años.
(>340$/kWh)
http://www.solarcity.com/
https://
www.teslamotors.com/
21. Baterías de flujo para el auto-consumo
10 kWh,
2 kW 15/20/25/30 kWh , 5 kW 10 kWh, 2 kW
15,30 KWh, 5kW
2.08 m
1.33 m
2.15 m
• almacenamiento de energía casi ilimitada
• Segura y ambiental
• dispositivo de almacenamiento de energía flexibles
• Robusto y duradero (hasta 20 años), con bajos requerimientos de mantenimiento
• baja auto-descarga
-20 to 55ºC
25. ALGUNOS DATOS PARA UNA CASA RESIDENCIAL
Consumo eléctrico anual: 4000 kWh/a
(<12kWh/dia)
Capacidad de generación de electricidad
PV: 1600kWh/kWp (Sur España)
Precio Pagado de la electricidad de la red
incluyendo tasas, impuestos, tramos fjjos:
> 25 cts/kWh
Precio del sistema PV instalado:
1000-1500 €/kWp
Datos instalación: Sistema 3kWp PV y
una batería de 15 kWh
Cobertura solar > 95%
Fuente. IRECCostes básicos generación solar 6 c€/kWh
Costes básicos almacenamiento 3-6 c€/kWh
Antes de impuestos
26. P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para
utilizar
a) excedentes de producción de energía renovables
b) fuentes de carbono de origen biogénico
29. Dos aspectos a destacar utilizando energías renovables
v Diferencias entre producción y consumo
v Generación de exceso de energía o surplus energético
v Transporte y distribución
NECESIDAD DE ALTA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO
NECESIDAD DE INFRAESTRUCTURA DE TRANSPORTE E.
31. Energía eléctrica a gas (P2G) con inyección en la red
de gas es una de las mejores soluciones para tener
capacidad de almacenamiento de larga duración
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-
cube_GRTgaz.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-
complete.pdf
32. Simulación datos
meteorológicos y
demanda reales
Producción semanal de excesos y
déficits suponiendo 45% EERR Consumo anual: 414TWh
Surplus: 67,5TWh (40-95)
Déficits: 23,8TWh
Fuerte impacto del uso de fuentes de energía
renovables intermitentes
Los “surpluses” de producción eléctrica puede llegar a
ser del orden del 20% de las necesidades totales
33. ELECTRICIDAD A GAS
Inyección en la red de gas.
ELECTRICIDAD A GAS
Inyección en la red de gas.
Densidad de energía del CH4 (vol) 3 veces mas alta
(36.1 MJ/Nm3) que para el H2 (10.8 MJ/Nm3)
34. PtG= Power to Gas = Energía eléctrica a Gas
Interconexión de la red eléctrica y la red de gas.
36. Methanation: Solar Hydrogen +CO2
Renewable energy +feed stocks (H2, CO2)
100%
Feed stocks managements
95% Efficiency 95%; loss 5%
Methanation
76% Efficiency 80%; loss 19%
Compressor, storage and CH4 pipe
74,5% Efficiency 98,5%; loss 1.5%
Gas transport (500Km)
Efficiency 99,55%, loss 0,37%
74,1%
Methanation: Solar Hydrogen
+CO2
37. Ejemplo de estudio de costes realizado por GRTgaz (Francia) a partir del
Capex&Opex 2013. (Fuerte decrecimiento de costes en os últimos dos años)
Igualdad coste metano renovable y metano fosil es funcion de
las tasas por tonelada de CO2 emitido.
38. P2G es/será un soporte esencial a la red
eléctrica con fuentes de energías
renovables.
• Facilitar el transporte energético
Contribuir a la descarbonización
reutilizando CO2
• H2 o metano sintético
• Captura y valorización de CO2
Incrementar la independencia energética
del país
• Producción local del gas
• Generación de empleo
39. Tecnologias de Captura de CO2
Planta piloto de captura con capacidad de 300Nm3/h
equivalente a las emisiones de una caldera de 250KW
40. Ejemplo de módulos de reactores de metanación desarrollado
en base a tecnología CEA-ATMOSTAT
40
§ Estructura modular: Canales
reactivos ~cm
§ Canales de refrigeración ~mm
§ Catalizador
§ Compactos
§ Facil mantenimiento
§ Flexibilidad
§ Facil escalabilidad
2,5 bar, 290ºC
Conversión >96,9%
41. 41
Instalación
de 1 MWel
Inyección de
hasta 200m3/h
Producción de
hasta 25m3/h
2017/2018
Proyecto Jupiter 1000
Planta en el puerto de Fos sur Mer
cerca de Marsella (Francia)
43. Sources: dena, AUDI
AUDI, 6MWel
Werlte, Lower Saxony, Germany:
Production of CH4 for A3 g-tron
Mas plantas a través de Europa: Francia,
Holanda, Belgica,…Suiza)
Producción de combustibles a partir de electricidad ( P2G) a
partir de la captura de CO2, metanización directa de biogas, …
44. CO2
CH4
Audi g-tron
CH4
Power-to-gas:
Linking of the electricity and mobility sector by Audi e-gas plant
Function of the Audi e-gas Project
electricity
Electrolysis
H2
Methanation
Gas power station
Gas grid:
CH4 = natural
gas for
heating,
mobility,
power
generation
CH4 = e-gas
Strom
Audi´s first plant:
CO2 from residues based biogas plant
CO2
CO2 + CH4
Gas-injection
CH4 = Biomethan
Fuente: ETOGAS, Audi
45. Proyecto P2G de ETOGAS para AUDI en Werlte (Alemania): Planta de 6.3MWel
Electrolyzer hall One of three 2MWel
electrolyzers
Methanation reactor
47. METAMORPHOSIS: uso del biogás vertedero como
combustible en vehículos
Descripción: Proyecto demostrativo en el uso del biogás de
vertedero como combustible en vehículos. Para conseguir
estos objetivos a nivel industrial, se combinarán dos
innovadores sistemas de tratamiento de residuos: uno que
combina el proceso de membrana anaerobia (AnMBR) con la
eliminación autotrofa del nitrógeno, y el otro que produce
biometano a partir de los residuos orgánicos agroindustriales.
Posteriormente se demostrará que se trata de un biometano
de alta calidad mediante su utilización y seguimiento en una
flota de vehículos.
Fondos: Coste total de 3.48M€ a cargo del programa LIFE.
Participantes: Liderado por FCC-Aqualia, también participan Gas Natural-
Fenosa, SEAT, AMB, y el Institut Català d’Energia.
48. Gas Natural Fenosa, a través de GPG,
desarrollará un programa de almacenamiento
de excedentes de energías renovables, que
incluye la construcción dentro de la ACT
(Australian Capital Territory) de una planta
piloto de producción de hidrógeno/metano
sintético, alimentada por energía renovable. A
su vez, el proyecto permitirá conectar la red
eléctrica a la de gas, convirtiendo el exceso de
generación de energía renovable en gas
compatible con la red.
Con este proyecto se logrará un doble objetivo
i)almacenar energía renovable,
ii) compensar emisiones de CO2, al capturarlo para combinarlo con hidrógeno y
convertirlo en metano sintético.
Constituyendo una alternativa muy innovadora en el ámbito de almacenamiento de
energía, que combina una alta densidad de energía sin hacer necesaria la inversión en
infraestructuras de almacenamiento, y ofrece la oportunidad de usar CO2, capturarlo y
convertirlo en gas natural sintético” lo que está totalmente alineado con el objetivo de
suministrar electricidad 100% renovable en 2020 y lograr la neutralidad de carbono para
2050
53. Data: IREC
CO2 Pipeline
H2O Pipeline
Activation Mechanisms
for H2O and CO2
reduction
FUELS
Added
Value
Chemicals
ECONOMIA CIRCULAR DE CO2
UTILIZANDO COMBUSTIBLES
SOLARES
54. También hay otros intereses para la
producción de combustibles solares
(hidrógeno y reducción de CO2):
i) Para ampliar la capacidad de
almacenamiento de energía
utilizando moléculas C1 o H2
ii) Para utilizar las energías
renovables o facilitar el uso de su
sobrante o surplus.
iii) Para desarrollar combustibles
más sostenibles.
55. Patronos:
Con financiación de:
Prof. J.R.Morante
jrmorante@irec.cat
Mercès per la vostra atenció!
Gracias por vuestra atención!
Thanks for your attention!