Potencial de Utilización de Sistemas de Almacenamiento de Energía Eléctrica en Chile / Potenzial Speichersysteme für Elektrische Energie in Chile Presentación Prof. Rodrigo Palma Behnke MSc. Carlos Suazo MSc. Eduardo Pereira Centro de Energía Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile
Contribuir con un análisis general sobre el potencial de desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica en Chile 2 junio 12
Contenido Introducción Posibles aplicaciones en Chile Conclusiones 3 junio 12
1. Introducción Definición de Sistemas de Almacenamiento de Energía Almacenamiento de Energía: Se logra a través de medios 9sicos o disposi:vos que permiten conservar energía para para liberarla cuando se requiera en una aplicación específica. Existen variadas formas de almacenamiento de energía: Chemical Hydrogen Biofuels Liquid nitrogen Oxyhydrogen Hydrogen peroxide Biological Starch Glycogen Electrochemical Batteries Flow batteries Fuel cells Thermal Electrical Ice Storage Capacitor Molten salt Supercapacitor Cryogenic liquid air Superconducting magnetic or nitrogen energy storage (SMES) Seasonal thermal store Mechanical Solar pond Compressed air energy Hot bricks storage (CAES) Graphite accumulator Flywheel energy storage very high temperature Hydraulic accumulator Steam accumulator Hydroelectric energy storage Fireless locomotive Spring Eutectic system Gravitational potential Fuel Conservation storage energy (device) Ref: Wikipedia
1. Introducción Definición de Sistemas de Almacenamiento de Energía Almacenamiento de Energía: Se logra a través de medios 9sicos o disposi:vos que permiten conservar energía para para liberarla cuando se requiera en una aplicación específica. Existen variadas formas de almacenamiento de energía: Chemical Hydrogen Biofuels Liquid nitrogen Oxyhydrogen Hydrogen peroxide Biological Starch Glycogen Electrochemical Batteries Flow batteries Thermal Electrical Ice Storage Capacitor Molten salt Supercapacitor Cryogenic liquid air Superconducting magnetic or nitrogen energy storage (SMES) Seasonal thermal store Mechanical Solar pond Compressed air energy Hot bricks storage (CAES) Graphite accumulator Flywheel energy storage very high temperature Hydraulic accumulator Hydroelectric energy storage Steam accumulator Fireless locomotive Spring Eutectic system Gravitational potential Fuel Conservation storage energy (device)
1. Introducción Desafíos en Chile Desa4o de suministro de energía para Chile Programas de eficiencia energé?ca Industria Transporte Integración de alto potencial renovable basado en recursos energé?cos distribuidos Soluciones de suministro tradicionales Combus:bles fósiles Embalses Expansión de la Tx Energía no convencional de gran escala. Aplicación de Soluciones con Sistemas de Acumulación
1. Introducción Conocimiento Actual sobre Potencial 602 [MW] 100.000 3.000-16.000 179 5.000-40.000 119 2.000-14.000 142 2.000-21.000 Ref: Eleboración propia
1. Introducción potencia Tareas principales en la operación de los SE Regulación Primaria 30 s Regulación Secundaria 15 min. 60 min. Regulación Terciaria time FuenteUNIDO
1. Introducción Redes Inteligentes / Smartgrids Necesidad de redes inteligentes Tecnología clave que permitiría el desarrollo de las energías renovables, la adopción de vehículos eléctricos y mejoras en la eficiencia energética. (1) Red eléctrica transformada (en los niveles de transmisión y distribución) que utiliza sistemas de comunicación bidireccionales. (2) Sobrenombre para una amplia paleta de aplicaciones que potencian la capacidad de monitoreo y control de una red eléctrica. Ref: IBM
Contenido Introducción Posibles aplicaciones en Chile Conclusiones 10 junio 12
2. Posibles aplicaciones Energías Renovables Metodología Fenómenos involucrados Fuente: CE- FCFM- GIZ Incertidumbre 100 90 80 % Capacidad Instalada [%] 70 60 50 40 30 20 10 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00 Tiempo [hh:mm] Variabilidad < 1 h Variabilidad > 1 h Reserva secundaria Reserva primaria Planificación de la operación Operación real
2. Posibles aplicaciones Energías Renovables Generación Eólica año 2011
2. Posibles Una aplicaciones alternativa de solución Energía de nuestros embalses En forma natural los embalses pueden apoyar con la reserva requerida. 5. Incorporación Masiva en los sistemas
2. Posibles Una aplicaciones alternativa de solución Energía de nuestros embalses En los sistemas con capacidad hidráulica de embalse, la integración de energía renovable intermitente se facilita. En caso contrario, penetración de energía encuentra límites relacionados con la estabilidad / costos del sistema. 5. Incorporación Masiva en los sistemas
2. Posibles Una aplicaciones alternativa de solución Energía de nuestros embalses En los sistemas con capacidad hidráulica de embalse, la integración de energía renovable intermitente se facilita. En caso contrario, penetración de energía encuentra límites relacionados con la estabilidad / costos del sistema. 5. Incorporación Masiva en los sistemas
2. Posibles aplicaciones Energía de nuestros embalses CHT! Modelación Método de op?mización Resultados Estocás:co Gran dimensión No lineal Demanda Hidrología Generación Red Tiempo Algoritmos Librería / paquete de op:mización Aperturas Escenarios Tolerancias
2. Posibles aplicaciones Equipos BESS y Bombeo Alternativas en el caso del SING BESS, PSP Ref: Nas Batteries-
2. Posibles aplicaciones Cadena de valor del Litio Basic battery components, batteries, control system, electric vehicles, back-up system, renewals, chargers, smart grids.
2. Posibles aplicaciones Cadena de valor del Litio Capital Extracción Li Otros materiales Fab. Celda Empaquetamiento Fab. EV Mercados Reciclaje
2. Posibles aplicaciones Cadena de valor del Litio Capital Extracción Li Otros materiales Fab. Celda Empaquetamiento Fab. EV Mercados Reciclaje
2. Posibles aplicaciones Equipos BESS y Bombeo Alternativas en el caso del SING BESS, PSP Ref: Nas Batteries-
2. Posibles aplicaciones Deaaf Alternativas en el caso del SING Sistema Solar con acumulación Ref: ANDASOL-UNO
2. Posibles aplicaciones Desafíos en la Minería Operación SING del 28 de mayo de 2012 Energía solar 2500 2000 1500 1000 500 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Procesos productivos ininterrumpidos con altos factores de carga. Necesidad de disminuir huella de carbono. Alto potencial de energía renovable en las zonas de operación. Variabilidad de fuentes no compatible con operación constante. Explorar niveles de flexibilidad en la operación (proceso, inversión). Incorporación de sistemas de almacenamiento. Ref: ANDASOL-UNO
2. Posibles aplicaciones Equipos BESS y Bombeo Reserva de Suficiencia / Planificación centralizada Año n Año n+1 Dmax_n Dmax_n+1 Embalse, Baterías Embalse, Baterías Térmica punta Dmin_n Térmica punta Dmin_n+1 Eólico Eólico horas horas
25 2. Posibles aplicaciones Micro-redes inteligentes Eólico Geotermia Hidráulica Solar Biomasa
2. Posibles aplicaciones Micro-redes inteligentes 23 kw ~ = = ~ 100 kva Water tank 2 kw = ~ = ~ 3 kw 40 kw BESS ~ = 140 kwh
2. Posibles aplicaciones Electrificación de localidades remotas Micro-redes inteligentes
2. Posibles aplicaciones Micro-redes inteligentes
2. Posibles aplicaciones Micro-redes inteligentes
2. Posibles aplicaciones Micro-redes inteligentes Micro- redes de emergencia - Vulnerabilidad del sistema eléctrico actual - Petróleo transportado desde el continente - Sistema eléctrico susceptible a desastres (incendios, aluviones, tsunamis, etc.) - Necesidad de seguridad de suminsitro a consumos críticos utilizando energéticos locales.
Contenido Introducción Posibles aplicaciones en Chile Conclusiones 31 junio 12
Conclusiones Gran variedad de soluciones en la forma de sistemas de almacenamiento. Potencial de Chile en ERNC variable requiere de soluciones costo efec:vas Sistemas de almacenamiento requieren de ser estudiados en detalle. Existencia en el SIC de almacenamiento natural a través de embalses necesidad de explotar este recurso. Sistema SING requiere de soluciones alterna:vas: BESS (Li:o), Sistemas de bombeo, sales fundidas adaptación del proceso minero. Micro- redes inteligentes como oportunidad de desarrollo. Oportunidad para avanzar en el sector eléctrico chileno con soluciones exitosas y propias que integren sistemas de acumulación d32 e energía y conceptos de redes inteligentes. junio 12