“El almacenamiento de la electricidad” (una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio) Joan Ramón Morante IREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya y Universitat de Barcelona Madrid, febrero 2015

toe= ton equivalent of oil

Consumo equivalente de energía

0-1.5 toe 1.5-3 toe 3-4.5 toe 4.5-6 toe >6 toe

c.a. c.a. c.a. c.a. c.a.

0- 5liters 5-10liters 10-15liters 15-20 liters. >20 liters.

Sources: BP + IREC

Madrid, febrero 2015

Disponibilidad inmediata de energía ¿Que implica? Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Las tecnologías de Almacenamiento deben ofrecer servicios a diferentes niveles

•GENERACIÓN Suministro

 Integración de Renovables  Peak shaving  Arbitraje de precios  Servicios auxiliares  Regulación de frecuencia  Reserva rodante  Gestión de costes de ciclado

•T&D - Entrega

 Aplazamiento de inversión en la red de T&D  Incremento del factor de carga en T&D  Extensión de la vida de componentes de la T&D  Fiabilidad  Arranque (desconexión) Calidad de Electricidad  Apoyo de voltaje  Gestión de la congestión

USUARIO FINAL  Gestión energética

comercial e industrial  Evitar apagones (SAI)  Reducción del coste de energía  Ahorro en costes  Gestión de energía a nive´l doméstico  Sistemas de apoyo

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

• ¿Cómo almacenar la energía? • Características del almacenamiento según la recuperación de la energía. • Tipos de almacenamiento.

Madrid,febrero febrero2015 2015 Madrid,

Cinco dimensiones de la cadena de valores eléctricas “antigua”

ENTREGA

Camino tradicional: Servicio regulado con funciones incluidas

Madrid, febrero 2015

Nueva cadena de valores eléctricos con almacenamiento de energía con “sexta dimensión” ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO DE ENERGIA

• Servicios particularizados • Precios particularizados • Nuevas estrategias de servicio • Servicios privatizados

INTEGRACION DE ENERGIA RENOVABABLES

Madrid, febrero 2015

Reserva de suministro de electricidad

Desplazamiento de la demanda

Regulación primaria Calidad de energía

Diferentes usos del almacenamiento de energía en la red dependiendo de la frecuencia y la duración

Logroño, octubre 2014

Las tecnologías de Almacenamiento ofrecen servicios a diferentes niveles

•GENERACIÓN Suministro

 Integración de Renovables  Peak shaving  Arbitraje de precios  Servicios auxiliares  Regulación de frecuencia  Reserva rodante  Gestión de costes de ciclado

•T&D - Entrega

 Aplazamiento de inversión en la red de T&D  Incremento del factor de carga en T&D  Extensión de la vida de componentes de la T&D  Fiabilidad  Arranque (desconexión) Calidad de Electricidad  Apoyo de voltaje  Gestión de la congestión

USUARIO FINAL  Gestión energética

comercial e industrial  Evitar apagones (SAI)  Reducción del coste de energía  Ahorro en costes  Gestión de energía a nive´l doméstico  Sistemas de apoyo

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Sistema hidráulico de bombeo en Aguayo Santander (Spain)

Lundigton Pumped Storage Power Plant. Michigan (USA). Elevación 400 pies sobre el lago Michigan, 0.04 Wh/l densidad de energia 15.000MWh energía almacenada 1872MW Potencia de salida (21,5 GW total US)

Rango de Potencia: 100-5000 MW Rango de Energía: 1-24h Tiempo de repsuesta : s-min Densidad de Energía: 0,04Wh/l1,5Wh/l Autodescarga: ∼0%/day Temperatura de operación: >0ºC Eficiencia del ciclo completo75% VIda: 50-100 years

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Almacenamiento de Energía por Aire comprimido Principio básico: Almacenar energía mecánicamente mediante la compresión del aire de la atmósfera, por ejemplo cavernas subterráneas. Capacidades en todo el mundo: 320 MW (Alemania), 110 MW (USA).

Proyectos: USA, Italia, Japón, Israel, Corea, Sudáfrica Marruecos. Desarrollos en Europa  Cavernas subterráneas potenciales: Alemania, Dinamarca, España, Francia, Países Bajos, Portugal, Reino unido  I&D Adiabático CAES: ADELE proyecto (Alemania).

Huntorf, Alemania, KBB, E.ON

Campos de investigación:  Identificación de nuevos países: En contenedores o en

sistemas terrestres. (SSCAES)

 Adiabático CAES (AA-CAES): demostración; bajo coste.  Compresión isotérmica (ciclo termodinámicamente

reversible, eficiencia teórica de 100%): demostración ; Bajo coste

Potencial de CAES , Calaminus (2007)

Source: EC, JRC- SETIS, Technology Map (2011).

Madrid, febrero 2015

biometano Metano sintetico

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Requerimientos de la Unión Europea para Baterías de Vehículos Eléctricos: - Ofrecer recarga de la batería durante almenos 4000 ciclos al 80% DOD (profundidad de descarga) en condiciones típicas de BEV durante entre 10 a 15 años, manteniendo densidades de energía de almenos 250 Wh/kg durante su tiempo de vida y permitiendo una reducción considerable del “efecto memoria” de la batería - Alcanzar viabilidad económica y realizabilidad tecnológica de materiales avanzados - Mejora de las capacidades de baterías producidas actualmente en la UE - Uso de materiales economicamente.

sostenibles

mediambientalmente

y

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

PROTOTIPO DE BATERIA DE FLUJO DE VANADIO

Número de celdas: 20 Voltaje: 30V Corriente: 50 A Potencia: 1.5 kW

KIC EES PROJECT

Madrid, febrero 2015

PtG= Power to Gas = Energía eléctrica a Gas

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Planta de Audi (ETOGAS): metano sintético

Madrid, febrero 2015

INTERACCION ENTRE LAS REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD Source: IRES

Madrid, febrero 2015

ALMACENAMIENTO DE ENERGIA

Madrid, febrero 2015

El futuro depara nuevas alternativas: Refinerías solares

Combustibles solares sintéticos como almacenamiento de la energía solar. (solar fuels)

Eficiencias >12-10% Comparables al sector fotovoltaico y termosolar Madrid, febrero 2015

¿Cuanta electricidad se almacena en forma de calor como fuente distribuida? 10000000 de hogares X 3.3KWX6horas/día X 300 días/año= 60 TWh año

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Caracteristicas del mercado Mercado y regulación: - Incertezas relacionadas con el futuro de la generación y demanda de la energía:  En la evolución del sector de la potencia, nivel RES, precio del CO2 , cargabase (nuclear)  Efectividad en la gestión de la demanda en las curvas de demanda y la nivelación de los picos de consumo - La dificultad para evaluar los beneficios del almacenamiento debido a:  El solapamiento de múltiples servicios debido al almacenamiento en diferentes niveles (generación, T&D, usuarios finales)  La dificultad para evaluar un marco regulatorio común en los mercados de la EU dado la heterogenia de los Estados miembros Necesidad de operadores de almacenamiento:    

Ser capaz de acumular diferentes cadenas de valor para generar beneficio Establecer un marco para demilitar el potencial económico del almacenamiento Construcción de escenarios para copar las futuras necesidades de almacenamiento Sincronizar un plan de inversión para generación, transmisión y distribución

Madrid, febrero 2015

Notas finales o El almacenamiento de energía es una opción necesaria para los futuros sistemas más descarbonizados, complementaria a otras soluciones de seguridad energética o Las tecnologías avanzadas de almacenamiento aún requieren inversiones de alto riesgo a largo plazo (fase de investigación y demostración) o El nivel de la innovación en las tecnologías de almacenamiento es bastante bajo con relativamente poca inversión todavía. o Es necesario que haya mecanismos que premien los beneficios que ofrecen las tecnologías de almacenamiento o SET-Plan ofrece la oportunidad de volver a abordar la innovación europea en el almacenamiento de energía y, finalmente, crear una estrategia integrada de la UE para mostrar de almacenamiento como una importante oportunidad de beneficios sociales y económicos.

Madrid, febrero 2015

Fondos:

Gracias por su atención Madrid, febrero 2015

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Plan SET – –

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Technology Map for the SET Plan: http://setis.ec.europa.eu/about-setis/technology-map/2011_Technology_Map1.pdf Materials Roadmap Enabling Low-Carbon Energy Technologies: http://setis.ec.europa.eu/activities/materialsroadmap/Materials_Roadmap_EN.pdf/at_download/file

Almacenamiento de energia – – – – – – – – –

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Referencias

EERA Joint Programme on Energy Storage: http://www.eera-set.eu/lw_resource/datapool/_items/item_627/flyer_eera_es.pdf European Association for Storage of Energy: http://www.ease-storage.eu/ “Energy Storage for the Electricity Grid : Benefits and Market Potential Assessment Guide”. Sandia National Laboratories (2010). “ Le Stockage d'Energie : Enjeux, Solutions techniques et opportunités de valorisation ”. ENEA-Consulting (2012) “Revisiting Energy Storage”. The Boston Consulting Group (2011) “Electricity Energy Storage Technology Options : A White Paper Primer on Applications, Costs ,and Benefits”. EPRI (2010) EERA Joint Programme “Smart Grids”, Deliverable D4.1 “Moving Energy Storage from Concept to Reality”. Southern California Edison (2011) “Prospects for Large-Scale Energy Storage in Decarbonised Power Grids”. International Energy Agency (2009)

Eficiencia energetica – – – – –

Energy Efficiency Directive: http://ec.europa.eu/energy/efficiency/eed/eed_en.htm End-use energy efficiency activities at the EU commission JRC, http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/ AIE 25 Energy Efficiency Policy Recommendations, http://www.iea.org/papers/2011/25recom_2011.pdf Northwest Energy Efficiency Technology Roadmap 2011, http://www.bpa.gov/corporate/business/innovation/docs/2010/NW%20Energy%20Efficiency%20Technology%20Roadmap%20March%202010.pdf World Energy Council, Energy Efficiency: A recipe for success, http://www.worldenergy.org/documents/fdeneff_v2.pdf

Madrid, febrero 2015