Soluciones de almacenamiento de energía fuera de la red y microrredes:
Construyendo una base estable y autónoma para la energía verde
Introducción
En áreas remotas sin cobertura de red, áreas mineras insulares con redes débiles o ubicaciones especiales con requisitos extremadamente altos de continuidad eléctrica, un suministro de energía estable y confiable es el sustento para la supervivencia y el desarrollo. Las soluciones de almacenamiento de energía fuera de la red y en microrredes combinan de manera inteligente los sistemas de almacenamiento de energía con fuentes de energía distribuidas (como la fotovoltaica y las turbinas eólicas) y los generadores tradicionales para construir una red eléctrica local que funcione de forma independiente o que pueda conmutarse de manera flexible entre dentro y fuera de la red. No sólo es clave para resolver el problema de “tener o no electricidad”, sino también un medio fundamental para lograr la autosuficiencia energética, mejorar la calidad de la energía y reducir los costos de la energía a largo plazo, brindando un sólido apoyo energético para los medios de vida de las personas, la producción industrial y minera, la respuesta a emergencias y las comunidades verdes en áreas remotas.
Escenario de aplicación típico
- Sistema de suministro de energía puramente fuera de la red:Proporciona una solución de suministro de energía 100 % autosuficiente basada en “energía fotovoltaica/eólica + almacenamiento de energía” para aldeas remotas, islas, puestos avanzados de meseta, estaciones de trabajo de campo y otras áreas sin cobertura de red pública, garantizando un suministro de energía ininterrumpido las 24 horas del día.
- Sistema de mejora de cuadrícula débil:En áreas al final de la red eléctrica o en áreas con mala calidad de energía, se forma una microrred conectando un almacenamiento de energía, que puede suavizar de manera efectiva las fluctuaciones de la red, gestionar caídas de voltaje y desviaciones de frecuencia, y proporcionar energía de alta calidad a cargas sensibles.
- Microrredes complementarias multienergéticas:En parques industriales, bases, islas y otros escenarios, integran múltiples fuentes de energía, como la fotovoltaica, la energía eólica y el almacenamiento de energía, y logran una combinación y programación óptimas a través de una gestión inteligente de la energía, a fin de maximizar el uso de energía renovable, garantizar la confiabilidad del suministro de energía y reducir los costos energéticos generales.
- Unidad independiente integrada de carga-acumulador-fotovoltaico:En lugares donde el acceso a la red es inconveniente o demasiado costoso, como áreas de servicio de autopistas, lugares pintorescos remotos y sitios de construcción temporales, se construye una unidad de suministro de energía independiente e integrada con sus propias pilas fotovoltaicas, de almacenamiento de energía y de carga para lograr la autogeneración y el autoconsumo de energía verde.
Figura 1. Aplicaciones fuera de la red/microred
Estudios de casos de clientes
Caso 1: Sistema de almacenamiento de energía de microrred para energía de respaldo de estaciones base de comunicación
- Puntos débiles del cliente: Las estaciones base de comunicaciones en áreas remotas tradicionalmente dependen de generadores diésel como energía de respaldo, lo que sufre altos costos de transporte de combustible, mantenimiento frecuente, contaminación acústica significativa y generadores poco confiables que arrancan en bajas temperaturas o condiciones climáticas adversas. Especialmente durante períodos críticos, como la prevención de incendios forestales, la necesidad de garantizar un suministro eléctrico continuo a las estaciones base y evitar interrupciones en las comunicaciones es extremadamente urgente.
- Solución: Se construyó un sistema de microrred de respaldo fuera de la red con almacenamiento de energía como núcleo y fotovoltaica como complemento, reemplazando por completo el generador diésel original.
- Modos de funcionamiento: El sistema funciona principalmente en dos modos: conectado a la red y fuera de la red. Cuando la red eléctrica es normal, el sistema de almacenamiento de energía está en modo de espera o realiza un recorte de picos y un llenado de valles según sea necesario; Una vez que se interrumpe la alimentación principal, el sistema puede cambiar sin problemas al modo fuera de la red, donde la batería de almacenamiento de energía suministra energía de forma independiente a la carga de la estación base.
- Resultados de la implementación: El proyecto eliminó con éxito el generador diésel, logrando cero emisiones, un funcionamiento silencioso y un funcionamiento sin supervisión del suministro de energía de respaldo.
Figura 2. Sistema de almacenamiento de energía de microrred para energía de respaldo de estaciones base de comunicaciones
Estudio de caso 2: Sistema de microrred fuera de la red que combina energía eólica y solar con almacenamiento de energía
- Puntos débiles del cliente: Se necesita un suministro de energía estable y confiable para satisfacer las necesidades diarias de iluminación, comunicación y operación de equipos. Las fuentes únicas de energía eólica o solar se ven muy afectadas por el clima, lo que da como resultado una producción muy inestable y la incapacidad de garantizar un suministro continuo de energía.
- Solución: Se implementó un sistema de microrred fuera de la red complementario de almacenamiento eólico y solar que consta de un conjunto fotovoltaico de 5 kWp, una turbina eólica de 5 kW y un sistema de almacenamiento de energía de 30 kWh. El sistema de almacenamiento de energía actúa como un centro de energía y un estabilizador, empleando un controlador inteligente con un amplio rango de entrada de voltaje para gestionar de manera eficiente la entrada de energía del conjunto fotovoltaico y la turbina eólica, y para manejar aproximadamente 2,5 kW de carga diaria.
- Modo de funcionamiento: El sistema de gestión de energía coordina el almacenamiento de energía eólica, solar y en tiempo real. Cuando los recursos eólicos y solares son abundantes, la generación eléctrica prioriza el abastecimiento de la carga, y el exceso de energía se almacena en las baterías; cuando los recursos eólicos y solares son insuficientes, las baterías se descargan para compensar el déficit; En condiciones de tiempo nublado, lluvioso y sin viento, las baterías de almacenamiento de energía pueden soportar la carga de forma independiente durante varios días.
Resultados de la implementación: La hibridación eólica-solar ha mejorado significativamente la estabilidad general y la autosuficiencia del suministro de energía, con costos operativos casi nulos y sin ruido ni contaminación del aire, creando un modelo ecológico, confiable y con bajas emisiones de carbono de suministro de energía independiente.