IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Septiembre/Octubre 2017 - 99

Las microrredes han incluido el amplio despliegue de varias
tecnologías de ESS, como ESS de batería, ESS de batería de flujo,
ESS de volante y ESS de células de combustible de hidrógeno.
ESS en las microrredes. Estas tecnologías se pueden clasificar según las formas de energía usadas, como se muestra
en el Gráfico 2, donde el almacenamiento hidroeléctrico por
bombeo (PHS, por sus siglas en inglés) y el almacenamiento
de energía por aire comprimido (CAES, por sus siglas en
inglés) están limitados a determinadas zonas geográficas y
principalmente a redes interconectadas (los supercondensadores y las bobinas magnéticas superconductivas son costosos y no muy utilizados; por lo tanto, no analizamos estas
tecnologías aquí).

Sistemas de almacenamiento de energía de
baterías
En los BESS, la energía eléctrica se transforma y almacena
en forma de energía química mediante un proceso electroquímico. Los BESS habituales consisten en la célula de batería,
un conversor de CC/CC y un inversor de CC/CA. El proceso
electroquímico tienen lugar en la célula de batería, donde el
electrólito proporciona un medio para que el ánodo y el cátodo
intercambien iones positivos y negativos. El conversor de CC/
CC, junto con el inversor de CC/CA, forma el sistema de
acondicionamiento de potencia (PCS, por sus siglas en inglés),
que mantiene la tensión del enlace CC y regula la inyección/
absorción de potencia activa y reactiva de los BESS.
Existe una amplia gama de tecnologías para la fabricación de la célula de batería, incluido ácido-plomo, níquelcadmio, zinc-aire, ion de litio, etc. Los BESS se encuentran
entre los tipos más completamente desarrollados y usados
de ESS debido a que responden de forma rápida, son altamente eficientes, no generan emisiones nocivas y requieren
un mantenimiento relativamente bajo debido a la ausencia
de partes mecánicas. Por otra parte, estas tecnologías son
costosas y tienen una vida útil más corta en comparación
con otros tipos de ESS, especialmente cuando se usan para
aplicaciones con un gran número de ciclos, como la regulación primaria.
El ion de litio está entre las tecnologías de baterías más
ampliamente adoptadas para los BESS. Tienen tensiones
más altas de células en comparación con otras tecnologías de
baterías, por lo que la cantidad requerida de células en serie
necesarias para generar un cierto nivel de tensión es menor.
Además, tienen una alta eficiencia de ida y vuelta de aproximadamente un 95-98%. Las modernas baterías comerciales
de ion de litio mantienen un rendimiento aceptable durante
hasta 5,000 ciclos; sin embargo, su costo de ~$US1/Wh las
clasifica entre las tecnologías más costosas de ESS. Además,
debido a que la seguridad es un problema con estas baterías,
septiembre/octubre 2017

estas requieren un sistema de gestión térmica y equipos de
protección para evitar escapes térmicos.

Sistemas de almacenamiento energía de batería
de flujo
Los FBESS habituales constan de pilas de células de flujo y
al menos un par de tanques. Los tanques contienen los electrólitos líquidos positivos y negativos; dos circuitos cerrados
conectan los tanques con las pilas de células de flujo. En
cada célula de flujo, una membrana de intercambio iónico
separa los electrólitos positivos y negativos; las especies
electroquímicas activas se disuelven en los dos electrólitos.
Los electrodos positivos y negativos proporcionan el área de
superficie sobre el cual tienen lugar la reacción electroquímica; de este modo, la energía no se almacena en o alrededor del ánodo y el cátodo, sino más bien en el electrólito en
sí, donde su volumen determina la capacidad de almacenamiento de una batería de flujo. La potencia de carga y descarga se determina por el tamaño y la cantidad de células de
flujo. Esta disociación de la capacidad de almacenamiento y
la potencia de carga/descarga es única en los FBESS y hace
que estos sistemas sean fácilmente escalables.
Se espera que los FBESS manejen más de 10,000 ciclos de
carga/descarga durante su vida útil. Para el almacenamiento
a gran escala de mediano a largo plazo, el costo de una batería de flujo depende del costo del electrólito y se espera que
disminuya con el creciente volumen de producción.

Tecnologías de ESS
Mecánica

Electroquímica

Eléctrica

PHS

BESS

Supercondensador

CAES

FBESS

Bobina
magnética
superconductiva

Química

Térmica

HFCESS

TESS

FESS

gráfico 2. Una clasificación de las tecnologías de ESS.
[según el "Almacenamiento de Energía Eléctrica", informe oficial, Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), dic. 2011].
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