Una batería de 1 MWh no es necesariamente un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de 1 MW.

Esa distinción parece sencilla, pero tiene un gran impacto en el rendimiento de un sistema de almacenamiento de energía en baterías y en si resulta financieramente viable para un proyecto.

Consideremos tres sistemas con la misma capacidad de batería de 1 MWh:

Los tres almacenan aproximadamente la misma cantidad de energía. Lo que cambia es la rapidez con la que se puede suministrar esa energía.

Para una fábrica que intenta reducir un breve pico de demanda vespertino, la respuesta correcta puede ser muy diferente a la de un proyecto solar que necesita trasladar varias horas de generación diurna a la noche.

¿Qué significa la duración de BESS?

La duración del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés) describe aproximadamente cuánto tiempo puede descargarse un sistema de almacenamiento de energía en baterías a su potencia nominal antes de que se agote la energía almacenada disponible.

A nivel básico:

Por ejemplo:

261 kWh ÷ 125 kW = 2,09 horas

En términos sencillos, un sistema de 125 kW / 261 kWh equivale aproximadamente a un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) con una autonomía de dos horas.

El funcionamiento en el mundo real es más complejo. La energía utilizable, los límites del estado de carga, la eficiencia del sistema, la temperatura, la degradación de la batería, el consumo auxiliar y la estrategia de funcionamiento pueden afectar al tiempo de descarga real.

Sin embargo, la relación energía-potencia es uno de los primeros datos que conviene comprobar al comparar configuraciones de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS).

kW y kWh no son intercambiables.

Esta es una de las distinciones más importantes en el almacenamiento de energía.

kW mide la potencia.

Indica cuánta potencia puede suministrar el sistema en un momento dado.

kWh mide energía.

Indica cuánta energía puede almacenar y suministrar la batería a lo largo del tiempo.

Supongamos que una instalación experimenta un pico de demanda de 400 kW.

Una batería de 100 kW / 400 kWh tiene energía suficiente para cuatro horas a su potencia nominal, pero no puede compensar de forma independiente un pico instantáneo de 400 kW porque su potencia de salida está limitada a 100 kW.

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de 400 kW / 400 kWh puede suministrar mucha más energía, pero solo durante aproximadamente una hora a su potencia nominal máxima.

Ninguno de los dos sistemas es automáticamente mejor. Resuelven problemas diferentes.

¿Qué es un BESS de 1 hora?

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de 1 hora tiene aproximadamente la misma capacidad energética numérica en kWh que su potencia nominal en kW.

Por ejemplo:

• 500 kW / 500 kWh
• 1 MW / 1 MWh
• 2 MW / 2 MWh

Estos sistemas están diseñados para suministrar una potencia relativamente alta durante un período de tiempo más corto.

Una configuración de una hora puede tener sentido cuando el proyecto necesita responder a eventos de demanda de corta duración en lugar de proporcionar varias horas de energía continua.

Entre las posibles aplicaciones se incluyen períodos cortos de reducción de picos de demanda, soporte de energía, ciertos servicios de la red, suavización de energías renovables y aplicaciones en las que la alta potencia de descarga es más importante que la larga duración de la descarga.

Sin embargo, para proyectos comerciales e industriales, no se debe seleccionar una batería de una hora simplemente porque requiere menos capacidad energética que un sistema de mayor duración.

La primera pregunta es cuánto dura realmente el pico de actividad del sitio.

¿Qué es un BESS de 2 horas?

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de 2 horas suele tener aproximadamente el doble de capacidad energética que su potencia nominal.

Algunos ejemplos son:

• 100 kW / 200 kWh
• 500 kW / 1 MWh
• 1 MW / 2 MWh

Las configuraciones de dos horas son especialmente relevantes para el almacenamiento de energía comercial e industrial, ya que muchas aplicaciones comerciales e industriales requieren un equilibrio entre la potencia y la duración de la descarga.

Los casos de uso típicos pueden incluir:

• afeitado máximo
• Cambio de horario de uso de la energía
• autoconsumo solar
• Gestión de la demanda
• Períodos de respaldo de corto a mediano plazo
• microrredes comerciales
• gestión de carga de carga de vehículos eléctricos

Consideremos una instalación con paneles solares en el tejado y una tarifa eléctrica que se encarece entre la tarde y la noche.

En lugar de exportar el excedente de energía solar generada al mediodía, un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) puede cargarse con energía fotovoltaica y descargarse más tarde cuando la electricidad de la red se encarece.

Si ese período de alto valor dura alrededor de dos horas, un sistema de dos horas con el tamaño adecuado puede ser una mejor opción que una configuración de una hora o de cuatro horas.

¿Qué es un BESS de 4 horas?

Un sistema de 4 horas almacena aproximadamente cuatro veces su potencia nominal en forma de energía.

Por ejemplo:

• 250 kW / 1 MWh
• 500 kW / 2 MWh
• 1 MW / 4 MWh

El almacenamiento de cuatro horas cobra mayor relevancia cuando el objetivo es transferir una mayor cantidad de energía durante un período más prolongado.

Entre las posibles aplicaciones se incluyen periodos de demanda de energía solar más prolongados, periodos pico extendidos, integración de energías renovables, microrredes, aplicaciones orientadas a la capacidad y ciertos proyectos a gran escala.

Imagina una planta solar que produce un excedente significativo de electricidad entre las 11:00 y las 15:00, mientras que la demanda local aumenta entre las 17:00 y las 21:00.

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de mayor duración puede almacenar parte de la energía generada durante el día y trasladarla a la noche.

BESS de 1 hora, 2 horas y 4 horas

¿Un sistema BESS de mayor duración siempre es mejor?

No.

Una mayor capacidad de la batería puede proporcionar un tiempo de descarga más prolongado, pero esa capacidad adicional debe generar suficiente valor operativo o financiero para justificarla.

El cambio de un sistema de dos horas a uno de cuatro horas puede tener las siguientes consecuencias:

• Gastos de capital (CAPEX) de la batería
• Cantidad de armarios o contenedores
• Huella del sitio
• Envío y manipulación
• Requisitos de gestión térmica
• Infraestructura eléctrica
• Instalación
• Mantenimiento
• Estrategia de aumento a largo plazo

El objetivo no es maximizar la duración del almacenamiento.

Un ejemplo práctico: 125 kW / 261 kWh

Consideremos un sistema comercial de almacenamiento de energía en baterías de 125 kW / 261 kWh .

Esto sitúa al sistema aproximadamente en la categoría de dos horas a nivel de placa de características.

Una configuración como esta puede ser relevante para instalaciones comerciales e industriales que requieran aplicaciones como autoconsumo solar, reducción de picos de demanda, gestión de tarifas por franjas horarias, administración de carga comercial y soporte de respaldo.

La duración útil real depende de factores como:

• Ventana de estado de carga permitida
• Profundidad de descarga
• Eficiencia de la batería y del PCS
• Cargas auxiliares
• Temperatura de funcionamiento
• Estado de salud de la batería
• Estrategia de control
• Capacidad de reserva requerida

Empiece por el perfil de carga, no por el catálogo de baterías.

Uno de los datos más útiles para un proyecto comercial de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés) son los datos históricos de carga de la planta.

Lo ideal sería que los ingenieros de proyecto revisaran los datos en intervalos de 15 minutos en lugar de basarse únicamente en las facturas mensuales de electricidad.

El consumo mensual indica cuánta electricidad se utilizó. No muestra claramente cuándo se produjo la mayor demanda ni cuánto duró.

Una evaluación preliminar útil debería considerar lo siguiente:

• Perfil de carga de 15 minutos o por hora
• Demanda máxima en kW
• Duración de la demanda máxima
• Tarifa de electricidad
• Períodos de tiempo de uso
• Capacidad fotovoltaica existente o planificada
• Curva de generación fotovoltaica
• Restricciones de importación/exportación de la cuadrícula
• Cargas críticas
• Duración de la copia de seguridad requerida
• Espacio de instalación disponible
• Crecimiento de la carga futura previsto

Duración de BESS para el afeitado máximo

La reducción de picos es un buen ejemplo de por qué la duración importa.

Supongamos que una fábrica normalmente opera a unos 600 kW, pero alcanza los 900 kW entre las 14:00 y las 16:00.

Si el objetivo es mantener la demanda de la red por debajo de 700 kW, el sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) podría necesitar suministrar aproximadamente 200 kW durante gran parte de ese período.

Eso no significa que el proyecto deba adquirir inmediatamente una batería de 200 kW / 400 kWh.

Los ingenieros aún deben tener en cuenta el rango de estado de carga útil, la eficiencia, la degradación, el margen de reserva y las variaciones en la curva de carga real.

Duración de los sistemas de almacenamiento de energía (BESS) para la transición a la energía solar

La combinación de energía solar y almacenamiento requiere un análisis diferente.

Los ingenieros deben comparar la curva de generación fotovoltaica con la curva de consumo de la planta.

Las preguntas clave incluyen:

• ¿Cuánta energía solar excedente hay disponible?
• ¿Cuándo se produce ese superávit?
• ¿Cuándo será más valiosa la electricidad almacenada?

Si un edificio comercial produce 600 kWh de electricidad solar excedente alrededor del mediodía, pero solo necesita trasladar 300 kWh a un período tarifario nocturno de dos horas, instalar varias horas de almacenamiento adicional puede no mejorar la rentabilidad del proyecto.

Por otro lado, una microrred remota que deba funcionar durante varias horas después de la puesta del sol puede necesitar un tiempo de almacenamiento significativamente mayor.

¿Qué hay de la energía de respaldo?

Los proyectos de respaldo introducen otra variable: la carga crítica.

Una instalación puede tener una conexión a la red de 1 MW, pero solo 200 kW de equipos realmente críticos.

En lugar de dimensionar la batería en función de la carga total de la instalación, los ingenieros pueden identificar las cargas que deben permanecer operativas durante un apagón.

Si las cargas críticas promedian 150 kW y el objetivo es tener cuatro horas de respaldo:

¿Por qué cambia la duración de BESS a lo largo de la vida del proyecto?

Una batería instalada hoy no conservará exactamente la misma capacidad útil durante toda su vida útil.

Las baterías de iones de litio pierden capacidad gradualmente debido al envejecimiento por el paso del tiempo y a los ciclos de carga y descarga.

Por lo tanto, el diseño a largo plazo de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) debe tener en cuenta lo siguiente:

• Capacidad al comienzo de la vida
• Ciclo anual previsto
• Profundidad de descarga
• Temperatura de funcionamiento
• degradación celular
• Requisito de capacidad al final de la vida útil
• Condiciones de garantía
• Posible aumento futuro

Cómo elegir la duración adecuada del BESS

1. ¿Cuánta potencia se requiere?

Identifique la potencia máxima en kW que la batería debe suministrar o absorber.

2. ¿Durante cuánto tiempo se requiere esa energía?

Estudie el pico real, la tarifa, el desplazamiento de la energía solar o la ventana de respaldo.

3. ¿Cuánta energía útil se requiere?

Calcule los kWh necesarios teniendo en cuenta el rango de estado de carga (SOC) de funcionamiento y las pérdidas del sistema.

4. ¿Qué debería poder hacer el sistema dentro de unos años?

Tenga en cuenta la degradación, los requisitos de garantía y las condiciones futuras del emplazamiento.

Conclusiones finales

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) no debe definirse únicamente por su consumo en kWh.

Los sistemas de 1 MW / 1 MWh , 500 kW / 1 MWh y 250 kW / 1 MWh contienen aproximadamente la misma cantidad de energía almacenada, pero están diseñados para condiciones de funcionamiento muy diferentes.

Para proyectos comerciales e industriales, la duración adecuada del almacenamiento depende de cuándo se necesita la energía, cuánta potencia se requiere, cuánto tiempo dura esa necesidad y qué problema económico u operativo se espera que resuelva el sistema.

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