Generación de Energía Eléctrica. Distribución de Energía Eléctrica.
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Almacenamiento de energía eléctrica IV Workshop Smart Grids Almacenamiento Energético Móstoles, 7 de Julio de 2015
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Almacenamiento de energía eléctrica
IV Workshop Smart Grids Almacenamiento Energético
Móstoles, 7 de Julio de 2015
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EDP
4º Productor y distribuidor de electricidad
2º Operador de gas natural
Primera empresa portuguesa por capitalización bursatil
#1 en Portugal
~ 3 GW de proyectos hidráulicos en construcción
#1 en Europa
Más de 6,4 GW de capacidad eólica
#4 en el mundo
3
EDP: Áreas de Innovación
Cleaner Energy
Generación y utilización de energía más limpia
Smarter Grids
Gestión más inteligente de las redes eléctricas y de gas
Client Focused Solutions
Aumentar el valor de la oferta al cliente
Data Leap
Aprovechar la creciente disponibilidad de datos
TRANSFORMACIÓN
4
¿Por qué se habla ahora de almacenamiento?
ENERGIA PRIMARIA ENERGIA ELÉCTRICA
No toda la generación puede almacenar en el mismo lado de la cadena de valor.
5
Dimensión espacial: el factor localización
Recurso eólico
Demanda
6
Dimensión espacial: el factor densidad de potencia
• Fuerte dependencia del emplazamiento
• Grandes costes de inversión y largos periodos de construcción
• Tecnología madura
• Aspectos ambientales
• Para arrancar la turbobomba se necesita una potencia elevada
Peculiaridades del bombeo y del aire comprimido
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Almacenamiento descentralizado
• No es la “bala de plata”
• Es parte del desarrollo de una red más inteligente
• No es un monopolio natural.
• Más apoyo europeo a la I+D para la integración en red
• Se necesita una visión integrada de todos los costes y beneficios
• Tarifas : más enfoque en la potencia que en la energía
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El prosumidor
Producer Consumer Prosumer
Lo mejor y lo peor de los dos mundos.
El prosumidor también debe proveer calidad: distribución de responsabilidades
Datos Energía
10
Generación distribuida o transformación local
Una víctima de la generación local: la onda sinusoidal
Armónicos
La red ya era inteligente desde el principio gracias al
control de frecuencia Oferta = Demanda
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Powerwall: batteries included; inverter not
“Contained within Powerwall's outdoor-rated enclosure is a rechargeable lithium-ion battery, a liquid thermal management system, a battery management system and a smart DC-DC converter for controlling power flow.”
TRL 1-3 Observaciones
básicas y conceptos
TRL 4-5 Fase I+D,
Desarrollo en laboratorio
TRL 6-7 Piloto o Test de Tipo de
Demostración
TRL 8-9 1er Proyecto Comercial en
Operación
CRL1 Futuro, más de 5 años
CRL2 Necesidad
de entre 1-5 años
CRL3 Por lo menos
un Cliente compraría
CRL4 Muchos Clientes
comprarían
Customer Readiness Level
Tech
no
logy
Re
adin
ess
Lev
el
Ciencia
Mercado
RRL 0 Prohibido
RRL 1 “Consentido”
RRL 2 Regulado
RRL 3 Liberalizado
RRL 4 Obligatorio
Madurez tecnológica-comercial-regulatoria
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Madurez regulatoria: un caso extremo
I+D+i para que la tecnología madure
Energy oriented materials
Power oriented materials for
electro chemical
Material for non-chemical
energy storage
Novel materials
Supporting research
infrastructure
T0 T0+5 T0+3 T0+10
R&D on Li-Ion system and redox flow systems Lower cost
- Li-Ion: ca. 200€/kWh - Redox: ca. 120€/kWh
Wider Tº range
R&D on material for advanced capacitor
Set of testing of electrochemical capacitors at kW to MW scale
Energy density Power density Cost reduction
R&D on materials for SMES, flywheels, resistant materials for pumped hydro storage and for insulation of large heat storage devices for adiabatic CAES
Cost reduction e.g. flywheels Projected system capital cost
R&D on novel materials & systems (metal-air systems, solid state batteries…)
Lower cost Higher life span
Lower cost Higher life span
Low cost high speed manufacturing
Testing of redox system at MW scale
Testing of large Li-Ion batteries system (>1MW)
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European R&D implementation plan
Integrated IP 2016-2018 •Transmission •Distribution •Joint T&D •Storage
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Pero cuidado con los incentivos
“The Commission has recently adopted guidance on public intervention in electricity markets in order to minimise distortive impacts. State aid guidelines for energy and environment also have to evolve to promote more market oriented approaches that reflect the evolving cost structure of energy technologies and increasing cost competitiveness in the internal market. As such, subsidies for mature energy technologies, including those for renewable energy, should be phased out entirely in the 2020-2030 timeframe. Subsidies for new and immature technologies with significant potential to contribute cost-effectively to renewable energy volumes would still be allowed.”
Es necesario ayudar a que las tecnologías alcancen la madurez tecnológica (con I+D+i). …Pero para participar en el mercado deben demostrar su competitividad sin distorsiones.
17
GIAE: Conclusiones preliminares
Regulación
1. En España no está permitida la conexión directa de instalaciones de
almacenamiento.
2. Es necesario un marco de actuación para la demostración de tecnologías
inmaduras.
3. EEUU, Alemania, Italia, Japón, Corea del Sur son los países más activos.
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GIAE: Conclusiones preliminares
Integración en red y Aplicaciones
4. Esta etapa es crítica. Se debe asegurar que no hay impacto en la red y competir
con otras soluciones.
Subfamilias de tecnologías
5. A pesar de la taxonomía realizada hay gran variedad en costes dentro de cada
familia.
6. Conviven tecnologías con distinto grado de desarrollo (TRL), prestaciones y
costes.
7. La hibridación puede ayudar a ofrecer soluciones específicas.
8. Para aumentar los TRL y reducir los costes aún es necesario un esfuerzo en
I+D+i.
9. En España existen capacidades para acometer proyectos.
0.001 0.01 0.1 10 1 100 1000
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Esta- bilidad
CHR
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Zn-Br
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PCM (*)
SMES (b)
Potencia nominal (MW)
Tie
mp
o d
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esc
arga
(h
)
SMES (a)
Calidad del suministro
Limitación de puntas, nivelación de carga y control de precios
Apoyo local Apoyo en transporte y
distribución Gestión energética
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
Li-Ion
TCM
(a) Rango para calidad del suministro. (b) Rango para nivelación y estabilización.
* Su rango de operación es muy variable, admitiendo también tiempos de descarga en torno al ms con potencias inferiores al kW.
CAES Aire Comprimido EDLC Condensador Doble Capa KESS Volante de Inercia L/A Plomo/Ácido Li-Ion Litio-Ion Na-S Sodio-Azufre Ni-Cd Níquel-Cadmio Ni-MH Níquel-Metal Hidruro PCM Material de Cambio de Fase CHR Central de Hidrobombeo SH Calor Sensible SMES Almacenamiento Magnético TCM Material Termoquímico VR Batería Redox de Vanadio Zn-Br Batería Zinc-Bromo
Cond. electroquímicos de larga duración
SMES de gran tamaño
LIQHYSMES 50 MW
Termoquímico
Cambio de fase
Coste de inversión por unidad de potencia (€/kW)
Co
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erg
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€/k
Wh
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Cond. electroquímicos de alta potencia
KESS de alta potencia
KESS de larga duración
Baterías Li-Ion
Baterías Zn-Aire
Hidrobombeo CHR
Baterías Metal-Aire
Aire comprimido
Baterías de flujo
Baterías Na-S
Baterías Pb-Ácido
Baterías Ni-Cd
Baterías Li-Ion
Cond. electroquímicos de larga duración
Calor sensible
1
Hidrobombeo CHR
Baterías de ion litio
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Pat
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No of Patents Lithium Ion Batteries
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ToyotaMotor Corp.
Sony Corp. MatsushitaElectric Ind.
Co. Ltd.
NissanMotor Co.
Ltd.
SamsungSDI Co. Ltd.
Hitachi, Ltd. TDK Corp. PANASONICCorp.
Nú
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ate
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s
8 Most Relevant Asignees
Baterías de metal-aire
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1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
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Pat
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No of Patents Metal Air Batteries
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TESLAMOTORS, Inc.
Reveo, Inc. Toyota MotorCorp.
AER EnergyResources, Inc.
Electric Fuel(EFL) Ltd.
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5 Most Relevant Asignees
Baterías de litio-azufre
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No
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Pat
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No of Patents Lithium Sulphur Batteries
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Samsung SDICo. Ltd.
Hyundai MotorCorp.
Robert BoschGmbH
PolyPlusBattery Co.
OXIS ENERGYLtd.
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5 Most Relevant Asignees
Baterías de flujo redox
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No of Patents Redox Flow Batteries
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SumitomoElectric Ind.
Ltd.
The KansaiElectric Power
Co. Inc.
SamsungElectronic Co.
Ltd.
BatelleMemorialInstitute
ENERVAULTCorp.
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5 Most Relevant Asignees
Baterías de sodio
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No of Patents Sodium Batteries
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NGKInsulators, Ltd.
Hitachi, Ltd. SumitomoChemical Co.
Ltd.
TOKYOELECTRICPOWER
Company Inc. :THE
MITSUBISHIHEAVY Ind.
Ltd.
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5 Most Relevant Asignees
Volantes de inercia
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No of Patents Flywheels related to Electric Energy Storage
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Active Power,Inc.
MitsubishiElectric Corp.
RAILWAYTECHNICAL RES
Institute
Toshiba Corp. IHI Corp.
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5 Most Relevant Asignees
SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage)
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Toshiba Corp. ABB AB NATIONALINSTITUTE FOR
MATERIALSSCIENCE
WestinghouseElectric Corp.
TOKYOELECTRICPOWER
Company Inc.
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5 Most Relevant Asignees
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No of Patents SMES
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Resumen
• El almacenamiento surge ahora como necesidad de las renovables
• Se están creando expectativas asociadas a intangibles
• Pero los costes aun no son competitivos
• No sólo hay que hablar de costes: también de prestaciones
• Los costes y prestaciones mejorarán con I+D+i
• En todo caso no se deben introducir distorsiones en el mercado
