El almacenamiento de la electricidad (una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio)

Transcripción

1 Madrid, febrero 2015 El almacenamiento de la electricidad (una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio) Joan Ramón Morante IREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya y Universitat de Barcelona

2 toe= ton equivalent of oil Consumo equivalente de energía toe c.a. 0-5liters toe c.a. 5-10liters toe c.a liters toe c.a liters. >6 toe c.a. >20 liters. Sources: BP + IREC Madrid, febrero 2015

3 Disponibilidad inmediata de energía Que implica? Madrid, febrero 2015

4 Madrid, febrero 2015

5 Las tecnologías de Almacenamiento deben ofrecer servicios a diferentes niveles GENERACIÓN - Suministro Integración de Renovables Peak shaving Arbitraje de precios Servicios auxiliares Regulación de frecuencia Reserva rodante Gestión de costes de ciclado T&D - Entrega Aplazamiento de inversión en la red de T&D Incremento del factor de carga en T&D Extensión de la vida de componentes de la T&D Fiabilidad Arranque (desconexión) Calidad de Electricidad Apoyo de voltaje Gestión de la congestión USUARIO FINAL Gestión energética comercial e industrial Evitar apagones (SAI) Reducción del coste de energía Ahorro en costes Gestión de energía a nive l doméstico Sistemas de apoyo Madrid, febrero 2015

6 Madrid, febrero 2015

7 Madrid, febrero 2015

8 Cómo almacenar la energía? Características del almacenamiento según la recuperación de la energía. Tipos de almacenamiento. Madrid, febrero 2015

9 Madrid, febrero 2015 Cinco dimensiones de la cadena de valores eléctricas antigua ENTREGA Camino tradicional: Servicio regulado con funciones incluidas

10 Nueva cadena de valores eléctricos con almacenamiento de energía con sexta dimensión ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO DE ENERGIA Servicios particularizados Precios particularizados Nuevas estrategias de servicio Servicios privatizados INTEGRACION DE ENERGIA RENOVABABLES Madrid, febrero 2015

11 Reserva de suministro de electricidad Regulación primaria Desplazamiento de la demanda Calidad de energía Diferentes usos del almacenamiento de energía en la red dependiendo de la frecuencia y la duración Logroño, octubre 2014

12 Las tecnologías de Almacenamiento ofrecen servicios a diferentes niveles GENERACIÓN - Suministro Integración de Renovables Peak shaving Arbitraje de precios Servicios auxiliares Regulación de frecuencia Reserva rodante Gestión de costes de ciclado T&D - Entrega Aplazamiento de inversión en la red de T&D Incremento del factor de carga en T&D Extensión de la vida de componentes de la T&D Fiabilidad Arranque (desconexión) Calidad de Electricidad Apoyo de voltaje Gestión de la congestión USUARIO FINAL Gestión energética comercial e industrial Evitar apagones (SAI) Reducción del coste de energía Ahorro en costes Gestión de energía a nive l doméstico Sistemas de apoyo Madrid, febrero 2015

13 Madrid, febrero 2015

14 Madrid, febrero 2015

15 Sistema hidráulico de bombeo en Aguayo Santander (Spain)

16 Lundigton Pumped Storage Power Plant. Michigan (USA). Elevación 400 pies sobre el lago Michigan, 0.04 Wh/l densidad de energia MWh energía almacenada 1872MW Potencia de salida (21,5 GW total US) Rango de Potencia: 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: years Madrid, febrero 2015

17 Madrid, febrero 2015

18 Almacenamiento de Energía por Aire comprimido Principio básico: Almacenar energía mecánicamente mediante la compresión del aire de la atmósfera, por ejemplo cavernas subterráneas. Capacidades en todo el mundo: 320 MW (Alemania), 110 MW (USA). Proyectos: USA, Italia, Japón, Israel, Corea, Sudáfrica Marruecos. Desarrollos en Europa Cavernas subterráneas potenciales: Alemania, Dinamarca, España, Francia, Países Bajos, Portugal, Reino unido I&D Adiabático CAES: ADELE proyecto (Alemania). Campos de investigación: Identificación de nuevos países: En contenedores o en sistemas terrestres. (SSCAES) Adiabático CAES (AA-CAES): demostración; bajo coste. Compresión isotérmica (ciclo termodinámicamente reversible, eficiencia teórica de 100%): demostración ; Bajo coste Huntorf, Alemania, KBB, E.ON Potencial de CAES, Calaminus (2007) Source: EC, JRC- SETIS, Technology Map (2011). Madrid, febrero 2015

19 biometano Metano sintetico Madrid, febrero 2015

20 Madrid, febrero 2015

21 Madrid, febrero 2015

22 Madrid, febrero 2015

23 Madrid, febrero 2015

24 Madrid, febrero 2015

25 Requerimientos de la Unión Europea para Baterías de Vehículos Eléctricos: - Ofrecer recarga de la batería durante almenos 4000 ciclos al 80% DOD (profundidad de descarga) en condiciones típicas de BEV durante entre 10 a 15 años, manteniendo densidades de energía de almenos 250 Wh/kg durante su tiempo de vida y permitiendo una reducción considerable del efecto memoria de la batería - Alcanzar viabilidad económica y realizabilidad tecnológica de materiales avanzados - Mejora de las capacidades de baterías producidas actualmente en la UE - Uso de materiales sostenibles mediambientalmente y economicamente. Madrid, febrero 2015

26 Madrid, febrero 2015

27 PROTOTIPO DE BATERIA DE FLUJO DE VANADIO Número de celdas: 20 Voltaje: 30V Corriente: 50 A Potencia: 1.5 kw KIC EES PROJECT Madrid, febrero 2015

28 PtG= Power to Gas = Energía eléctrica a Gas Madrid, febrero 2015

29 Madrid, febrero 2015

30 Madrid, febrero 2015

31 Planta de Audi (ETOGAS): metano sintético Madrid, febrero 2015

32 INTERACCION ENTRE LAS REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD Source: IRES Madrid, febrero 2015

33 ALMACENAMIENTO DE ENERGIA Madrid, febrero 2015

34 El futuro depara nuevas alternativas: Refinerías solares Combustibles solares sintéticos como almacenamiento de la energía solar. (solar fuels) Eficiencias >12-10% Comparables al sector fotovoltaico y termosolar Madrid, febrero 2015

35 Cuanta electricidad se almacena en forma de calor como fuente distribuida? de hogares X 3.3KWX6horas/día X 300 días/año= 60 TWh año Madrid, febrero 2015

36 Madrid, febrero 2015

37 Madrid, febrero 2015

38 Madrid, febrero 2015

39 Caracteristicas del mercado Mercado y regulación: - Incertezas relacionadas con el futuro de la generación y demanda de la energía: En la evolución del sector de la potencia, nivel RES, precio del CO 2, cargabase (nuclear) Efectividad en la gestión de la demanda en las curvas de demanda y la nivelación de los picos de consumo - La dificultad para evaluar los beneficios del almacenamiento debido a: El solapamiento de múltiples servicios debido al almacenamiento en diferentes niveles (generación, T&D, usuarios finales) La dificultad para evaluar un marco regulatorio común en los mercados de la EU dado la heterogenia de los Estados miembros Necesidad de operadores de almacenamiento: Ser capaz de acumular diferentes cadenas de valor para generar beneficio Establecer un marco para demilitar el potencial económico del almacenamiento Construcción de escenarios para copar las futuras necesidades de almacenamiento Sincronizar un plan de inversión para generación, transmisión y distribución Madrid, febrero 2015

40 Notas finales o o o o o El almacenamiento de energía es una opción necesaria para los futuros sistemas más descarbonizados, complementaria a otras soluciones de seguridad energética Las tecnologías avanzadas de almacenamiento aún requieren inversiones de alto riesgo a largo plazo (fase de investigación y demostración) El nivel de la innovación en las tecnologías de almacenamiento es bastante bajo con relativamente poca inversión todavía. Es necesario que haya mecanismos que premien los beneficios que ofrecen las tecnologías de almacenamiento SET-Plan ofrece la oportunidad de volver a abordar la innovación europea en el almacenamiento de energía y, finalmente, crear una estrategia integrada de la UE para mostrar de almacenamiento como una importante oportunidad de beneficios sociales y económicos. Madrid, febrero 2015

41 Gracias por su Fondos: atención Madrid, febrero 2015

42 Plan SET Referencias Technology Map for the SET Plan: Materials Roadmap Enabling Low-Carbon Energy Technologies: Almacenamiento de energia EERA Joint Programme on Energy Storage: European Association for Storage of Energy: Energy Storage for the Electricity Grid : Benefits and Market Potential Assessment Guide. Sandia National Laboratories (2010). Le Stockage d'energie : Enjeux, Solutions techniques et opportunités de valorisation. ENEA-Consulting (2012) Revisiting Energy Storage. The Boston Consulting Group (2011) Electricity Energy Storage Technology Options : A White Paper Primer on Applications, Costs,and Benefits. EPRI (2010) EERA Joint Programme Smart Grids, Deliverable D4.1 Moving Energy Storage from Concept to Reality. Southern California Edison (2011) Prospects for Large-Scale Energy Storage in Decarbonised Power Grids. International Energy Agency (2009) Eficiencia energetica Energy Efficiency Directive: End-use energy efficiency activities at the EU commission JRC, AIE 25 Energy Efficiency Policy Recommendations, Northwest Energy Efficiency Technology Roadmap 2011, World Energy Council, Energy Efficiency: A recipe for success, Madrid, febrero 2015