Ing. Rodrigo Palma Behnke - III Foro Chileno

Ing. Rodrigo Palma Behnke - III Foro Chileno

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: CEFCFM- GIZ
100
Incertidumbre
90
% Capacidad Instalada [%]
80
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
Planificación de
la operación
Reserva
primaria
Operación
real
2. Posibles aplicaciones
Generación Eólica año 2011
Energías Renovables
2. Posibles
Energía de nuestros embalses
Unaaplicaciones
alternativa de solución
En forma natural los embalses pueden apoyar
con la reserva requerida.
5. Incorporación Masiva en los sistemas
2. Posibles
Energía de nuestros embalses
Unaaplicaciones
alternativa de solución
•  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
Energía de nuestros embalses
Unaaplicaciones
alternativa de solución
•  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
CHT ! •  Estocás:co
•  Gran dimensión •  No lineal • 
• 
• 
• 
• 
Modelación Método de op?mización Resultados Energía de nuestros embalses
• 
• 
• 
• 
• 
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
Capital
Extracción Li
Otros materiales
Fab. Celda
Empaquetamiento
Fab. EV
Mercados
Reciclaje
Cadena de valor del Litio
2. Posibles aplicaciones
Capital
Extracción Li
Otros materiales
Fab. Celda
Empaquetamiento
Fab. EV
Mercados
Reciclaje
Cadena de valor del Litio
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
Operación SING del 28 de mayo de 2012
Desafíos en la Minería
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+1
Dmax_n
Embalse, Baterías
Embalse, Baterías
Térmica punta
Térmica punta
Dmin_n
Eólico
Dmin_n+1
Eólico
horas
horas
2. Posibles aplicaciones
25 Micro-redes inteligentes
Eólico
Geotermia
Hidráulica
Solar
Biomasa
2. Posibles aplicaciones
Micro-redes inteligentes
23 kW
~
Water
tank
2 kW
=
~
=
~
=
=
100 kVA
~
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