Soporte de microgrids con almacenamiento cinético
En nuestra publicación pasada describimos el funcionamiento básico del almacenamiento de energía cinética utilizando flywheels. ¿cómo podemos utilizar esta tecnología en el proceso de transición de las energías renovables? Una de las características de la energía renovable de mayor crecimiento como la solar o la eólica, es su característica intrínseca de variabilidad de potencia. Es decir, no podemos controlar (por lo menos no mucho) la energía y potencia que producen estas porque están relacionadas a la variabilidad de la fuente. No podemos controlar el sol o el viento. Esto genera algunos retos que debemos atender si nuestra intención es la alta penetración de energía renovable en las redes eléctricas. La problemática se vuelve más evidente en micro redes, microgrids o redes autónomas. En esta publicación exploraremos un artículo de nuestro director general con apoyo de Hitec Power Protection analizando las posibilidades de soporte de microgrids utilizando flywheels de almacenamiento cinético comerciales.
Soporte de microgrid simulada
El estudio de investigación se realizó implementando un modelo del flywheel comercial de Hitec Power Protection. Este modelado se generó utilizando una herramienta de simulación de redes eléctricas llamada DigSILENT Power Factory. El modelo del “ride-through” (RT) describe el comportamiento eléctrico en condiciones de desconexión de la red eléctrica. El siguiente diagrama compara el comportamiento real contro el modelado en DigSILENT Power Factory.
Una vez simulado el comportamiento del flywheel podemos incorporarlo en redes eléctricas. Se construyó un caso en una ciudad con una carga residencial de 1 MW, una carga industrial de 5.3 MVAr y 2.99MVA de cogeneración con CHPs (por sus siglas en inglés Combined Heat & Power). La red suministra 1.8 MW de potencia activa, mientras que el resto lo suministran los CHPs.
En el momento de un apagón por parte de la red. Los CHPs aumentan su potencia de salida, sin embargo, el desbalance es drástico y la micro red no sostiene una operación estable después de la transición. Si conectamos un RT de Hitec Power Protection con una potencia de salida de 3MW, podemos observar que la frecuencia se mantiene por debajo de un cambio de 1 Hz cuando se pierde suministro en la red. Estos dos escenarios se pueden ver en la siguiente figura. En verde sin soporte de los RTs y en rojo con soporte de RT. La figura 1 nos demuestra que el RT se activa en menos de 0.5 segundos.
Caso estudio en el distrito de Tiel-Zuid, Holanda
Tiel-Zuid cuenta con una alta penetración de generación distribuida en su mayoría por CHPs. Para el estudio se obtuvo por parte de las autoridades locales, la red del distrito en Power Factory (Figura 4).
Se hicieron simulaciones agregando 0, 12 y 31 RTs junto con un evento de desconexión de la red eléctrica. Estas se muestran en la siguiente figura. El estudio de investigación arroja de forma contundente que los RTs de la empresa Hitec Power Protection pueden ayudar en el soporte de micogrids.
A medida que vaya incrementeando la penetración de generación distribuida, podemos incorporar nuevos elementos de control y balance. Esto aumenta la resiliencia de la red eléctrica a eventos de falta de suministro de potencia y ayuda a estabilizar redes autónomas y otorgar soporte de microgrids. De esta forma la incorporación de energías renovables evita ser una carga negativa a la red eléctrica y se convierte en elemento de soporte. Esto se puede lograr con almacenamiento de energía en forma cinética con el apoyo de flywheels que ya existen de forma comercial. Combinando esto con sistemas de IT y otros medios de almacenamiento como baterías de autos eléctricos, nos encaminamos hacia la construcción de una Smart-grid práctica.
Para conocer más, los invitamos a leer la investigación completa.
Fuentes:
