Saft, filial del grupo Total, lleva más de cien años especializado en ofrecer a sus clientes soluciones de baterías con tecnología de Li-ion (también de Ni-Cd) en entornos remotos y hostiles; lugares que van desde el Círculo Polar Ártico hasta el desierto del Sahara. Así que experiencia no le falta a la hora de valorar y aconsejar sobre la mejor forma de rentabilizar un sistema de almacenamiento de energía.
Uno de los principales desafíos, explican desde Saft, es elegir el tamaño adecuado para el sistema de almacenamiento (ESS, por sus siglas en inglés). Esto se debe a que los ESS pueden tener distintas funciones: control de rampa, regulación de potencia, reducir picos y regulación de frecuencia. Así que solo si se conocen bien los detalles de la aplicación en cuestión se puede calibrar el ESS correcto para cumplir las necesidades de la instalación.
Sistema completo
El ESS debe considerarse como parte de un sistema completo y no como un componente independiente. Hay distintos aspectos del entorno que pueden producir un impacto significativo en el coste de su ciclo de vida, formado por su gasto de capital, costes operativos y de mantenimiento y el coste de restricciones y cortes eléctricos.
Para encontrar el tamaño adecuado para el ESS debe desarrollarse un Sistema de gestión de energía (EMS), que requiere una serie de datos, como se puede ver en el gráfico bajo estas líneas. 
El primer conjunto de datos es específico de la instalación. Incluye las limitaciones del código de red y la legislación local, así como los datos registrados de la energía eólica o solar producida. Es importante usar resultados de medición muy precisos tomados de la instalación real durante un periodo de varios meses, e idealmente todo un año, para reflejar los cambios estacionales.
El segundo conjunto de datos abarca los objetivos del cliente para la producción de energía de la planta, básicamente el modo de funcionamiento, que puede incluir una o más de las funciones indicadas anteriormente. Estos datos también deben incluir parámetros y límites técnicos precisos, como el índice de aumento deseado, la potencia máxima en el punto de conexión a la red, etc. Así mismo, deben conocerse variables económicas, como el plan de remuneración de la instalación (incluido el coste de los cortes eléctricos), sanciones por desviaciones respecto a la especificación, etc.
El fabricante del ESS también debe aportar información que permita comprender la tecnología de almacenamiento energético, incluidas las capacidades de energía, carga y descarga y el efecto del desgaste electroquímico de la batería. Junto con la modelización, estos factores determinan el perfil de costes, compuesto por ingresos operativos y sanciones para equilibrar los costes del ciclo de vida, la vida útil, y los gastos de explotación (OPEX) y de capital (CAPEX).
Modelización para encontrar el punto óptimo
La modelización es un proceso repetitivo que empieza con una primera estimación del requisito del ESS, donde se calculan los costes del ciclo de vida y los beneficios de explotación. Al repetir el proceso con tamaños distintos, se puede detectar el punto óptimo, en el que el operador encontrará el equilibrio adecuado entre los ingresos y los gastos durante todo el ciclo de vida de la instalación.
En el corazón de la modelización está el mismo algoritmo que usan los sistemas de gestión de baterías en el mercado. Simula el rendimiento del ESS hasta el nivel de las celdas individuales, teniendo en cuenta el rendimiento eléctrico y térmico y el desgaste electroquímico. Un ESS más pequeño tendrá un gasto de capital inferior, pero podría generar menos ingresos, acarrear más sanciones, un menor cumplimiento del código de red o más pérdidas por reducción ; y afectará a la vida útil del sistema.
El valor de la experiencia
La experiencia en la práctica ha llevado a Saft a conocer muy bien que hay una serie de factores que conducen a un alto rendimiento y a una vida larga y predecible para un ESS de Li-ion. El factor más importante es una buena gestión térmica, para lo cual la temperatura debe mantenerse constante en todo el ESS. Al minimizar la variación de temperatura, las celdas y los módulos experimentan una tasa constante de desgaste. A su vez, esto permite prever de manera precisa el rendimiento de la batería a lo largo de su vida útil.
Otros aspectos importantes son garantizar una medición precisa del estado de carga (SoC), una buena gestión del SoC y una alta eficiencia energética del propio sistema de batería, así como el convertidor de potencia y los sistemas auxiliares como la instalación de refrigeración. Todo ello, en conjunto, permite ampliar la vida útil del ESS, mejorar su rendimiento y optimizar el coste total de propiedad.
Atendiendo a las numerosas variables experimentadas en el funcionamiento en el mundo real e integrándolas en sus sistemas de almacenamiento de energía y de modelización, en Saft han desarrollado instalaciones de ESS optimizadas para una gran variedad de aplicaciones de la energía renovable. Estas dos referencias orientan sobre ello.
• ESS de 9 MWh en la isla de La Reunión. El ESS instalado en una planta fotovoltaica de 9 MWp en Bardzour (La Reunión, Océano Índico) hace posible inyectar energía en la red a un ritmo constante del 40% de la capacidad máxima de energía de la planta. También ofrece una reserva primaria a un ritmo del 10% de la capacidad máxima de energía durante 15 minutos, a la vez que proporciona soporte para la tensión. Por su parte, la modelización detectó que el tamaño adecuado para el ESS era de una capacidad de almacenamiento de energía de 9 MWh en forma de nueve sistemas en contenedores.
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Optimización de energía eólica en las islas Feroe (Dinamarca). SEV, empresa productora y distribuidora de servicios de energía de las islas Feroe, encargó a Saft el primer ESS de Li-ion plenamente comercial de Europa que funciona en combinación con un parque eólico. La solución en contenedores de 2,3 MW y 700 kWh está ayudando a mantener la estabilidad de la red para que los isleños puedan aprovechar todo el potencial de Húsahagi, su nuevo parque eólico de 12 MW.
El objetivo principal de SEV era superar las variaciones a corto plazo, que duran de segundos a minutos y surgen de la naturaleza variable de la generación eólica. Se utilizó un modelo simplificado para calcular la potencia y la energía con el fin de obtener un suministro constante a nivel del parque eólico. El requisito más importante era alcanzar un control de potencia que garantizase que el flujo de potencia combinado de las turbinas eólicas y la batería en el punto de conexión (POC) no variase en más de 1 MW.
Lecciones aprendidas
La pauta, señalan desde Saft a modo de resumen, es que los propietarios y operadores de centrales de energía tengan plena confianza en que su ESS sea consistente y predecible. Para ello, es fundamental reconocer los aspectos señalados en este artículo, que pueden resumirse en tres claves:
1 Los perfiles operativos son complejos y multifuncionales.
2 El dimensionamiento es un proceso de optimización iterativo (repetitivo).
3 El rendimiento del sistema se basa en el rendimiento consistente y predecible del ESS.
