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Esta eficiencia de ida y vuelta comparativamente baja
de aproximadamente un 75-80% es una desventaja de los
FBESS. Además, los FBESS tienen densidades de energía
relativamente bajas; el sistema más común, que emplea
vanadio en ambos electrólitos, produce una densidad de
energía de aproximadamente 20  Wh/l. Sin embargo, para
las aplicaciones estacionarias, como aquellas requeridas en
las microrredes, esta es una desventaja menor puesto que el
tamaño de la batería no es un factor fundamental.

Sistemas de almacenamiento de
energía de células de combustible de
hidrógeno
Los HFCESS habituales constan de un electrolizador, un
tanque de almacenamiento de hidrógeno y una célula de
combustible. En estos sistemas, el hidrógeno se genera
mediante un proceso electroquímico en el electrolizador,
durante el cual la corriente eléctrica divide una molécula de
agua en hidrógeno y oxígeno. Los electrolizadores modernos pueden producir hidrógeno a una alta presión de hasta
6,000 psi; luego, el hidrógeno generado se puede almacenar
en estado gaseoso en tanques de metal, en estado líquido
en contenedores a baja temperatura o en hidruros metálicos
y/o complejos. No obstante, en las pequeñas microrredes
aisladas o remotas, el hidrógeno se almacena habitualmente
en bombonas o tanques de gas de superficie a presiones de
hasta 900 psi. Nótese que el O2 producido por el proceso de
electrólisis no se almacena debido a cuestiones económicas
y técnicas.
La electricidad se genera en los HFCESS mediante una
reacción electroquímica inversa en la célula de combustible
durante la cual el hidrógeno almacenado reacciona con el
oxígeno del aire, produciendo agua y calor. Dependiendo del
material electrolítico, existen distintas tecnologías en uso,
como las células de combustible alcalinas y de óxido sólido.
La temperatura de funcionamiento, el potencial de corrosión
y los costos de mantenimiento están entre los factores decisivos a considerar al elegir la tecnología adecuada.
Los HFCESS ofrecen varias ventajas, como la respuesta
dinámica adecuada y la inexistencia de emisiones, produciendo únicamente agua como subproducto de la reacción
electroquímica. Estos sistemas tienen una vida útil más
extensa en comparación con los BESS, permitiendo hasta
20,000 ciclos de carga/descarga; además, el hidrógeno se
puede almacenar durante largos períodos. Por otra parte, los
HFCESS tienen una eficiencia considerablemente inferior,
con una eficiencia neta de las células de combustible y del
electrolizador en torno al 50%.

Sistemas de almacenamiento de energía de
volante
Los FESS almacenan energía como la energía cinética de un
cilindro gigante, girando por hasta 50,000 r/minuto; el cilindro se acopla a una máquina eléctrica que actúa como motor
durante la carga y como generador durante la descarga. La
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fricción y la cizalladura del viento se reducen por el uso de
rodamientos y de un anillo de contención aspirada. En la
mayoría de los casos, las máquinas eléctricas magnéticas
permanentes se usan en los FESS, aunque también es posible usar máquinas de inducción. La frecuencia de la electricidad producida por las máquinas magnéticas permanentes
depende de la velocidad de rotación; de este modo, los FESS
se conectan a la red mediante dos convertidores CA/CC y
CC/CA en paralelo.
Los FESS proporcionan una respuesta dinámica y rápida
y son ideales para las disposiciones de regulación primaria.
Sin embargo, tienen un alto índice de autodescarga, aproximadamente un 20% de la capacidad nominal por hora, que
los hace inadecuados para las aplicaciones de almacenamiento a largo plazo. Las ventajas de los FESS incluyen una
vida útil extensa y un alto índice de ciclos, una alta densidad
de potencia y energía, y una alta eficiencia de la conversión
de energía.

Sistemas de almacenamiento de energía
térmica
Los TESS almacenan energía térmica convertida a partir de
energía eléctrica durante las horas valle, los cuales se descargan para satisfacer la demanda térmica. Existen distintos
tipos de TESS basados en el medio de almacenamiento, la
ubicación del almacenamiento y la conversión de la energía
eléctrica. El medio de almacenamiento puede ser líquido o
sólido. El almacenamiento se puede ubicar directamente en
el espacio calefaccionado o refrigerado, o de forma central
para calefaccionar/refrigerar toda la vivienda o el edificio
comercial. Estos sistemas constan básicamente de tres componentes: un elemento calefactor o refrigerante, un intercambiador de almacenamiento y calor, y una unidad de tratamiento del aire.
Los sistemas centrales de almacenamiento térmico eléctrico (ETS, por sus siglas en inglés) se usan ampliamente
como TESS para la calefacción de espacios en las microrredes, donde se lleva a cabo la conversión de la energía eléctrica calefaccionando las barras ubicadas entre los ladrillos
de alta densidad que almacenan la energía térmica; estos
ladrillos se encuentran en una caja bien aislada para asegurar una baja autodescarga. Para descargar el calor del ETS,
un ventilador controlada sopla aire mediante los canales de
aire en los ladrillos. Para los distintos tamaños de espacio
en los edificios residenciales, se disponen diversos tamaños
de sistemas de ETS de ladrillos (que difieren en la potencia
eléctrica extraída y el tamaño del almacenamiento térmico).
Los TESS estándar de calefacción de espacios están disponibles en tamaños que oscilan de 1.32 a 10.8 kW y de 13.5
a 40 kWh, mientras que los TESS de calefacción central de
viviendas están disponibles en tamaños que oscilan de 14 a
46.5 kW y de 120 a 240 kWh.
Los sistemas de aire acondicionado de almacenamiento
de hielo son un tipo de TESS usados para la refrigeración
de espacios en los cuales un condensador que concentra el
septiembre/octubre 2017



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IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Septiembre/Octubre 2017 - 131
IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Septiembre/Octubre 2017 - 132
IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Septiembre/Octubre 2017 - 133
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