Sistemas de almacenamiento de energía comerciales e industriales: una guía práctica para empresas.

Para una fábrica, almacén, edificio comercial, granja o estación de carga de vehículos eléctricos, la instalación de sistemas de almacenamiento de baterías rara vez es simplemente una cuestión de comprar suficientes kilovatios-hora.

Las preguntas más importantes son prácticas: ¿Cuánta energía necesita la instalación? ¿Qué está provocando el aumento de la factura eléctrica? ¿Debería cargarse la batería con energía solar, con la red eléctrica o con ambas? ¿Cuánto tiempo debería descargarse? ¿Y justificarán los ahorros previstos la inversión?

Un sistema de almacenamiento de energía comercial e industrial (C&I ESS) está diseñado en función de estos requisitos operativos. Almacena electricidad cuando la energía está disponible o es más barata y la suministra cuando la instalación puede utilizarla de forma más eficaz.

Para las empresas que evalúan sistemas de almacenamiento de baterías para el sector comercial e industrial, comprender la aplicación es fundamental antes de elegir la batería.

¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía comercial e industrial?

Un sistema de almacenamiento de energía comercial e industrial es un sistema basado en baterías que utilizan los consumidores de electricidad comerciales e industriales para gestionar cuándo y cómo consumen energía eléctrica.

Un sistema típico incluye:

• Módulos o bastidores de baterías
• Sistema de gestión de baterías (BMS)
• Sistema de conversión de energía (PCS)
• Sistema de Gestión de Energía (EMS)
• Gestión térmica
• Detección y protección contra incendios
• Equipos de distribución y protección eléctrica

Dependiendo del proyecto, estos componentes pueden integrarse en un único armario exterior, instalarse como varios armarios modulares o configurarse como un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) en contenedor.

La distinción importante es que la capacidad energética y la potencia no son lo mismo.

Una batería de 200 kWh indica cuánta energía puede almacenar. Un PCS de 100 kW indica aproximadamente la rapidez con la que se puede suministrar esa energía en sus condiciones de funcionamiento nominales.

Esa distinción cobra importancia al dimensionar un sistema para una instalación real.

¿Por qué las empresas están instalando sistemas de almacenamiento de baterías?

El análisis de viabilidad económica varía considerablemente de un proyecto a otro.

Para una fábrica, el objetivo puede ser reducir la demanda máxima. Otra planta puede contar con una gran instalación fotovoltaica en el tejado y querer aprovechar al máximo su propia generación solar. Una instalación con una red eléctrica inestable puede dar mucha más importancia a la energía de respaldo que al arbitraje de precios de la electricidad.

La mayoría de los proyectos de C&I se construyen en torno a uno o más de cuatro objetivos.

Afeitado de pico

Los equipos industriales pueden generar breves periodos de alta demanda eléctrica. Cuando la tarifa eléctrica incluye cargos por demanda, estos picos pueden tener un efecto desproporcionado en la factura mensual.

Durante estos periodos, la batería puede descargarse para reducir la demanda de la red eléctrica del emplazamiento.

Gestión de energía según la hora de uso

En los casos en que los precios de la electricidad varían según la hora del día, el sistema puede cargarse durante los períodos de menor coste y descargarse cuando la electricidad es más cara.

Los aspectos económicos dependen de la tarifa local, la eficiencia de la batería, la estrategia de funcionamiento y la degradación, y no simplemente de la diferencia entre dos precios de la electricidad.

Autoconsumo solar

Una empresa puede producir más electricidad solar al mediodía de la que puede consumir en ese mismo momento.

En lugar de exportar o reducir el excedente, la batería puede almacenar parte del mismo para su uso posterior.

Esto es especialmente relevante para las instalaciones cuya demanda de electricidad se prolonga hasta la noche.

Respaldo y resiliencia energética

El almacenamiento de energía en baterías también puede alimentar cargas críticas cuando se interrumpe el suministro eléctrico de la red.

Sin embargo, un sistema diseñado principalmente para la reducción de picos de demanda no es automáticamente un sistema de respaldo adecuado. Los proyectos de respaldo deben considerar la potencia de carga crítica, la autonomía requerida, la arquitectura de conmutación, la capacidad del inversor y la capacidad de batería disponible cuando se produce un apagón.

¿Cómo se elige el tamaño de un? Almacenamiento de baterías comerciales ¿Sistema?

No existe un tamaño de batería estándar para una fábrica o un edificio comercial.

Dos instalaciones con el mismo consumo anual de electricidad pueden requerir sistemas completamente diferentes debido a que sus perfiles de carga son distintos.

Una evaluación de proyecto normalmente debe examinar:

Demanda máxima (kW) : ¿Hasta qué punto aumenta la carga de la instalación?

Consumo de energía (kWh) : ¿Cuánta electricidad se consume durante el período objetivo?

Perfil de carga : ¿Cuándo se producen los picos y cuánto duran?

Generación solar : Si se instalan paneles fotovoltaicos, ¿cuánta generación excedente está disponible para la carga?

Tarifa eléctrica : ¿Existen cargos por demanda, tarifas para horas punta/fuera de hora punta o limitaciones a la exportación?

Requisito de respaldo : ¿Qué cargas deben seguir funcionando y durante cuánto tiempo?

Consideremos un ejemplo simplificado.

Si una instalación quiere reducir aproximadamente 100 kW de la demanda de la red durante dos horas, el requerimiento energético teórico es:

100 kW × 2 horas = 200 kWh

Pero especificar una batería de 200 kWh de inmediato sería una simplificación excesiva.

El cálculo de ingeniería también debe tener en cuenta la profundidad de descarga útil, las pérdidas por conversión, la reserva operativa, la degradación de la batería, las condiciones ambientales y la tasa de carga/descarga requerida.

Por eso, el dimensionamiento de C&I BESS debe comenzar con los datos del sitio en lugar de con un catálogo de productos.

100 kWh, 200 kWh o 500 kWh: ¿Qué cambia?

La capacidad suele aumentar con la escala y la duración de la aplicación, pero no existe una relación fija entre el tamaño de la empresa y la capacidad de la batería.

Una instalación comercial de menor tamaño podría utilizar decenas de kilovatios-hora para autoconsumo solar o como respaldo de corta duración.

Los sistemas de entre 100 y 200 kWh pueden utilizarse en aplicaciones como pequeñas fábricas, granjas, propiedades comerciales, talleres o para la recarga de vehículos eléctricos, dependiendo de su carga real.

En instalaciones con picos de demanda más elevados, períodos de descarga más prolongados o mayor generación de energía solar, pueden ser necesarios varios cientos de kilovatios-hora.

Una vez que los proyectos alcanzan la escala de MWh, la arquitectura del sistema, el diseño del emplazamiento, la gestión térmica, la conexión a la red, la seguridad contra incendios y los controles a nivel de proyecto adquieren una importancia cada vez mayor.

Por lo tanto, la pregunta correcta no es:

“¿Qué tamaño de batería necesita mi fábrica?”

Es:

“¿Qué perfil de potencia y energía debe soportar la batería?”

¿Refrigeración por aire o por líquido?

La gestión térmica es otra decisión importante en el diseño de sistemas de almacenamiento de energía en baterías para aplicaciones comerciales e industriales.

Los sistemas de refrigeración por aire utilizan un flujo de aire controlado para disipar el calor de los módulos de batería. Ofrecen una arquitectura relativamente sencilla y son adecuados para muchas instalaciones comerciales e industriales de pequeña y mediana escala.

Los sistemas de refrigeración líquida hacen circular el refrigerante a través del sistema de gestión térmica de la batería. Esto permite un control de temperatura más preciso y resulta cada vez más relevante para sistemas de mayor densidad energética y aplicaciones que implican condiciones de funcionamiento exigentes.

Ninguna de las dos tecnologías debe seleccionarse a partir de una única especificación.

Los ingenieros de proyecto deben tener en cuenta la temperatura ambiente, la capacidad del sistema, el ciclo de carga/descarga, el entorno de instalación, los requisitos de mantenimiento, el espacio que ocupa y las expectativas del ciclo de vida.

¿Qué debe evaluar una empresa antes de comprar un sistema BESS para el sector comercial e industrial?

Comparar presupuestos únicamente por el precio por kWh puede ocultar diferencias importantes entre los sistemas.

Para la adquisición de proyectos, evalúe al menos:

• Capacidad útil de la batería en lugar de capacidad nominal.
• Potencia continua y pico de PCS
• Química de la batería y especificaciones de las celdas
• Condiciones de prueba del ciclo de vida
• Funcionalidad de BMS y EMS
• Arquitectura de acoplamiento CA/CC
• Compatibilidad con sistemas fotovoltaicos y con la red eléctrica
• Rango de temperatura de funcionamiento
• Gestión térmica
• protección contra incendios
• Grado de protección/IP
• Certificaciones aplicables
• Condiciones de garantía
• Monitoreo remoto
• Repuestos y asistencia técnica
• Responsabilidades de puesta en servicio

El precio inicial más bajo del equipo no implica necesariamente el menor coste del ciclo de vida.

¿Dónde se utilizan los sistemas de almacenamiento de energía para el sector comercial e industrial?

El almacenamiento de baterías en entornos comerciales e industriales se está implementando cada vez más en diferentes tipos de carga.

Las plantas de fabricación utilizan sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) para la gestión de la demanda máxima, la integración solar y la resiliencia de la producción.

Los almacenes y las instalaciones logísticas pueden combinar paneles solares en los tejados con sistemas de almacenamiento de energía en baterías e infraestructura de carga para vehículos eléctricos.

Las granjas y los emplazamientos agrícolas pueden utilizar baterías junto con paneles fotovoltaicos para alimentar bombas, sistemas de refrigeración, equipos de procesamiento o en lugares con conexiones a la red eléctrica más débiles.

Los hoteles y edificios comerciales pueden modificar su consumo energético y mantener determinadas cargas críticas.

Las estaciones de carga para vehículos eléctricos pueden utilizar el almacenamiento de energía en baterías para reducir la demanda instantánea de la red eléctrica cuando la potencia de carga supera la capacidad práctica de la conexión existente.

Los parques industriales y las microrredes pueden implementar múltiples gabinetes de baterías o sistemas a escala de MWh como parte de una arquitectura de gestión de energía más amplia.

La tecnología puede ser similar en todos estos proyectos, pero la estrategia de control rara vez lo es.

¿Qué factores determinan el retorno de la inversión (ROI) de un proyecto de baterías para el sector comercial e industrial?

La capacidad de la batería por sí sola no determina la viabilidad económica del proyecto.

El resultado financiero depende de factores como:

• Tarifas locales de electricidad
• Estructura de cargos por demanda
• Frecuencia diaria de ciclismo
• Perfil de generación solar
• utilización de la batería
• Eficiencia de ida y vuelta
• Degradación
• Costo de financiación
• Mantenimiento
• Incentivos disponibles
• Valor asignado a la protección contra interrupciones

Un proyecto que se utiliza solo unas pocas veces al año como respaldo tiene un perfil de ingresos o ahorros muy diferente al de un sistema que funciona diariamente para la reducción de picos de demanda y el autoconsumo solar.

Por este motivo, el análisis del retorno de la inversión (ROI) debería utilizar, siempre que sea posible, los datos reales de carga por intervalos del sitio.

De los datos de carga a un proyecto de almacenamiento de energía financiable

Un proyecto comercial de almacenamiento de energía debería comenzar normalmente con los datos de consumo eléctrico, no con la selección de equipos.

La secuencia práctica es:

Análisis de carga → definición de la aplicación → dimensionamiento de potencia y capacidad → arquitectura del sistema → selección de equipos → revisión de seguridad y cumplimiento → instalación → puesta en marcha → optimización operativa.

Este proceso también explica por qué dos sistemas de 200 kWh pueden tener configuraciones y costes de proyecto muy diferentes.

La batería es solo una parte del sistema completo de almacenamiento de energía.

Almacenamiento de energía comercial e industrial Soluciones de GSL Energy

GSL Energy desarrolla sistemas de almacenamiento de energía en baterías para uso comercial e industrial, destinados a aplicaciones que van desde pequeñas instalaciones distribuidas hasta proyectos a escala de MWh.

La cartera de productos incluye sistemas de baterías de alto voltaje, armarios industriales y comerciales todo en uno, sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) refrigerados por aire y por líquido, y configuraciones modulares o en contenedores de mayor tamaño.

Para la evaluación del proyecto, la configuración del sistema se puede adaptar al perfil de carga del emplazamiento, la generación solar, las condiciones de la red eléctrica, la estrategia operativa requerida y los requisitos de expansión.

Para las empresas que evalúan un proyecto de almacenamiento de energía comercial e industrial, proporcionar facturas de electricidad recientes, datos de carga por intervalos, capacidad fotovoltaica existente o planificada, requisitos de carga crítica y espacio de instalación disponible puede hacer que el dimensionamiento inicial del sistema sea considerablemente más preciso.