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

Transcripción

1 Sevilla, febrero 2016 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

3 Disponibilidad inmediata de energía Que implica? Sevilla, febrero 2016

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7 Cómo almacenar la energía? Características del almacenamiento según la recuperación de la energía. Tipos de almacenamiento. Sevilla, febrero 2016

8 Cinc dimensions de la cadena de valors elèctriques "antiga ENTREGA Camí tradicional: Servei regulat amb funcions incloses

9 CO2 emissions Distributed Energy Storage Systems Climatic change RENEWABLE ENERGY INTEGRATION

10 ENERGY STORAGE

11 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

12 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

13 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 Sevilla, febrero 2016

14 In front of an Intermittent and fluctuant renewable energies: ONE CHALLENGE: HOW STORE ENERGY? SOURCE: IREC Selected energy densities New Batteries? HOW PRODUCE SYNTHETIC FUELS OR ADDED VALUES CHEMICALS?

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16 CONCEPT: Energy Storage Smart System for End Users BAPV + BIPV + Other renewals sources Smart Power Electronic Conditioner Grid Smart Metering E Storage

17 Sistemas en el mercado: Auto consumo Worldwide the total amount of energy storage, discounting the electric car market, could reach 240 gigawatts by 2030, according to a report by Citigroup, with batteries as the dominant technology kwh, 5 kw 10 kwh, 2 kw 14 kwh, 5 kw 7-20kWh 5kW 5KW 15KWh

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20 Sistema hidráulico de bombeo en Aguayo Santander (Spain)

21 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

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23 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). Sevilla, febrero 2016

24 biometano Metano sintetico Sevilla, febrero 2016

25 Baterias como una solución versátil al almacenamiento estacionario

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28 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. Sevilla, febrero 2016

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30 From 2014 Total Battery Consulting, Inc.

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32 El precio oscila entre los y $. Dos modelos, 7 kwh y otro de 15 kwh. Tesla ofrecerá facilidades de compra, una entrada de $ y 15 $ mensuales durante 20 años. Gracias a este alquiler el precio se reducirá dramáticamente.

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34 Baterias de flujo redox como una solución versátil al almacenamiento estacionario ~ 10KWh

35 Prototipos comerciales para almacenamiento estacionario y movilidad

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37 PROTOTIPO DE BATERIA DE FLUJO DE VANADIO Número de celdas: 20 Voltaje: 30V Corriente: 50 A Potencia: 1.5 kw KIC EES PROJECT Sevilla, febrero 2016

38 Sevilla, febrero Module for 2 kw Power Automatic optimization of self consumption complete process integration compact size Tanks/ housing / electrolyte custom designed

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41 PtG= Power to Gas = Energía eléctrica a Gas Sevilla, febrero 2016

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44 Planta de Audi (ETOGAS): metano sintético Sevilla, febrero 2016

45 INTERACCION ENTRE LAS REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD Source: IRES

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47 El futuro depara nuevas alternativas: Refinerías solares Combustibles solares sintéticos como almacenamiento de la energía solar. (solar fuels) Eficiencias >10% Comparables al sector fotovoltaico y termosolar Sevilla, febrero 2016

48 Cuanta electricidad se almacena en forma de calor como fuente distribuida? de hogares X 3.3KWX6horas/día X 300 días/año= 60 TWh año Sevilla, febrero 2016

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52 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

53 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.

54 Gracias por su Fondos: atención Sevilla, febrero 2016

55 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,