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DNV GL © 30 April 2020 SAFER, SMARTER, GREENERDNV GL ©
Carlos Albero, Miguel Sierra
30 abril 2020
ENERGY
Almacenamiento, una herramienta para la integración de la energía eólica
1
Webinar Asociación Empresarial Eolica
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Agenda
Introducción01
Tecnologías de almacenamiento02
Ejemplos de eólica y almacenamiento03
Factores que afectan a la degradación de baterías04
Financiación de proyectos de almacenamiento05
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Introducción
3
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DNV GL en Iberia y Latinoamérica
4
Madeira / Dos Acores, islas Canarias
MEXICO
PERU
CHILEBRASIL
ARGENTINA
PORTUGAL
ESPAÑA
230Expertos en Eólica, Solar, Almacenamiento, Mediciones, T&D, Smart Grids, Mercados, Operaciones y Gestión de la Energía
11Oficinas en 7 países
Ciudades: Barcelona, Madrid, Lisboa, Zaragoza, Porto Alegre, Rio do Janeiro, Fortaleza, Buenos Aires, Santiago de Chile, Queretaro y México DF
20 añosLlevamos más de 20 años trabajando en Iberia y Latinoamérica
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> 50 Expertos
1stDNV GL publicó el primer Scorecard de rendimiento de baterías anual de la industria en 2018, y en la edición de 2019, proporcionando una clasificación y evaluación independiente de los suministradores de baterías
1 GW+Las pruebas de rendimiento de las baterías en laboratorios de DNV GL dan cuenta de más de 1 GW de baterias desplegados a nivel mundial
5mMás de 5 millones de horas de pruebas de baterías de almacenamiento de energía han sido registradas en nuestro Centro de Pruebas y Comercialización NY-BEST desde su apertura en 2014.
1/31/3 de proyectos exitosos de almacenamiento de baterías en la subasta de Respuesta de Frecuencia Mejorada del Reino Unido 2016 fueron asesorados por DNV GL
2019Introducción comercial de la solución de supervisión y operaciones de activos de almacenamiento de energía como parte del software GPM Horizon para activos solares y eólicos
En los mercados mas destacados de almacenamiento como US, UK y Australia
ALMACENAMIENTO
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La transición energética requerirá inversiones en nuevas tecnologías, aflorando retos y riesgos para nuevos actores
2030s
Primary energy demand will
start decreasing in 2030s
44%
Primary energy demand will
split by 2050 (56% fossil
and 44% non-fossil)
Electric vehicles
Electrification of transport
sector
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Almacenamiento PNIEC 2030
7
Bombeo
Agregadores
Baterías
Vehículos eléctricos
(V2G)
Termosolar
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Tecnologías de almacenamiento
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Tecnologías de almacenamiento
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Fuente: Fluence
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Tecnologías de almacenamiento
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▪ X es hidrógeno, metano, metanol,
combustibles sintéticos…
▪ Sectores difíciles de descarbonizar:
fertilizantes, acero, transporte
pesado…
▪ Hidrógeno verde (vs. gris, azul)
▪ Capacidad mundial 160 GW
▪ España 6 GW, +3,5 GW en 2030
▪ Foco en operación flexible
Hidrógeno (Power-to-X)
Bombeo
▪ Dos instalaciones (290 MW
Alemania, 110 MW EEUU)
▪ Almacenamiento subterráneo a
40-70 bar
▪ Adiabático: recuperación del calor
Aire comprimido
▪ Sales fundidas
▪ Calor sensible en rocas
▪ Aire líquido
Térmico
Gorona del Viento
Cortes La Muela
Liquid Wind
Yara
Huntorf
McIntosh
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Hidrógeno
11
Link LinkLink
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Baterías de ion litio
▪ Avance sustancial con respecto a otras tecnologías de
baterías (metal más ligero, mayor voltaje)
▪ Varias químicas: NMC, LFP, LTO…
▪ Innovación: electrolito estado sólido, ánodos con silicio
12
Fuente: RockyMountain Institute
Fuente: IEEE Spectrum
▪ Modularidad
▪ Rendimiento
▪ Rápidez de respuesta
Ventajas Inconvenientes
▪ Coste
▪ Degradación
▪ Medidas de seguridad
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Baterías de ion litio
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Ejemplos de eólica y almacenamiento
14
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Hornsdale Power Reserve, Australia
▪ Neoen, parque eólico 300 MW
▪ Tesla Powerpack 100 MW, 129 MWh
▪ Operación Dic. 2017
▪ Servicios:
– Regulación frecuencia
– Reserva de frecuencia
– Prevención de black out
– Arbitraje
▪ CAPEX 87 M€
▪ Ampliación 50 MW, 64,5 MWh en 2020
15
Fuente: ARENA
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Texas Waves, Estados Unidos
▪ E.ON, ahora RWE
▪ Dos sistemas de 10 MW, 5 MWh cada uno:
– Parque eólico Pyron, 249 MW
– Parque eólico Inadale, 197 MW
▪ Operación Ene. 18
▪ Servicios:
– Servicios auxiliares en ERCOT
16
Fuente: Wartsila
Ingeniería independiente
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Jardelund, Alemania
▪ Eneco y Mitsubishi Corporation
▪ Parque eólicos cercanos
▪ NEC 48 MW, 50 MWh
▪ Operación 2018
▪ Servicios:
– Regulación de frecuencia
– Calidad de potencia
– Arbitraje
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Fuente: EnecoGroup andMitsubishi Corporation
Pliego de condiciones,Revisión de ofertas
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Acciona Barásoain, España
▪ Barásoain, Navarra
▪ Turbina 3 MW
▪ Dos unidades de almacenamiento:
– Potencia 1 MW, 20 min
– Energía, 700 kW, 1 hora
▪ Operación Mayo 2017
▪ Prototipo
18
Fuente: Acciona
Certificado de prototipo
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Factores que afectan a la degradación de baterías
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Ejemplo Eólica, Solar y Almacenamiento
▪ Kennedy Energy Park, Australia, joint venture
Windlab y Eurus Energy
▪ 43 MW eólica, 15 MW solar
▪ Conexión limitada a 50 MW
▪ Estimación pérdidas energía 2%
20
Inputs
Modelo
Sistema
Híbrido
Perfil
generación
y despacho
Modelo
Financiero
LCOE,
VAN,
TIR
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Definiciones
21
C-rate
SoC
DoD
Throughput
1C, 2C, 0,5 C…
State of Charge (0-100%)
Depth of Discharge (0-100%)
Energía descargada (MWh)
Capacidad descargada (Ah)
Capacidad I x t (Ah)
EMS
BoL
EoL
Energy Management System
Beginning of Life
End of Life
BMS Battery Management System
SoH State of Health (0-100%)
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Factores que afectan a la degradación de baterías
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SOC medio
Factor
Ventana SOC
C-rate
Temperatura
Impacto en el diseño
Estrategia de carga y
descarga
Adecuación del BMS y EMS
Dimensionado
Sistema de refrigeración
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DNV GL Ensayo de Sistemas de Almacenamiento
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▪ Battery and Energy Storage Technology Test &
Commercialization Center
▪ Ubicado en Rochester, Nueva York
▪ Inaugurado en 2014
▪ Colaboración público-privada con New York Battery and Energy
Storage Technology (NY-BEST™) Consortium
2019 Battery Performance Scorecard
Fuente: NY-BEST
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DNV GL 2019 Battery Performance Scorecard
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BatteryXT – Simulación de degradación de baterías
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• BatteryXT es una herramienta de software que utiliza datos de ensayos de baterías para predecir su degradación en diferentes condiciones y ciclos de trabajo
• Proporciona a los usuarios finales la posibilidad de estimar la vida útil de una batería para su aplicación
• Facilita a los fabricantes de baterías ensayos independientes según un protocolo estándar
• DNV GL utiliza más de 5 millones de horas de ensayo en sus laboratorios para generar los modelos de BatteryXT
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ES-Grid – Operación en mercados merchant
▪ Simulación de operación de sistemas de
almacenamiento en mercados (mayorista,
servicios complementarios)
▪ Stand-alone, Co-located, AC coupled, DC
coupled
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Ejemplo Eólica, Solar y Almacenamiento
▪ Kennedy Energy Park, Australia, joint venture
Windlab y Eurus Energy
▪ 43 MW eólica, 15 MW solar
▪ Conexión limitada a 50 MW
▪ Estimación pérdidas energía 2%
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Inputs
Modelo
Sistema
Híbrido
Perfil
generación
y despacho
Modelo
Financiero
LCOE,
VAN,
TIR
Almacenamiento para arbitraje y serviciosauxiliares 2MW, 4 MWh
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Financiación de proyectos de almacenamiento
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Sistemas ideales para el uso de almacenamiento
▪ High renewables
▪ Weak grid
▪ Peaking diesel generators
▪ Network upgrade
▪ Maximising cheap grid connections
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Alta penetración de
renovables
Redes débiles o
necesitadas de refuerzo
Necesidades de flexibilidad
sistémicas para alinear
demanda y suministro
Sistemas aislados
Uso de generadores HFO
para demanda pico
Impulsar la eficiencia entre Renovables y ciclos
combinados
Políticas y regulación
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Aplicaciones de almacenamiento
30
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20
Outp
ut
(MW
)
Time (hours)
Energy shifting
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20Pow
er
outp
ut
(MW
)
Time (hours)
Peak Shaving
49,8
49,85
49,9
49,95
50
50,05
50,1
50,15
50,2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,5 1Fre
quency
Sta
te o
f Charg
e
Time
Frequency response
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Pow
er
Time
Smoothing
Battery power
Raw solar
Smoothed output
Energy Shifting Peak Shifting
Power Firming (Smoothing)Frequency Response
▪ With Storage ▪ Without storage ▪ With Storage ▪ Without storage
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Ingresos o potenciales ahorros que proporciona el almacenamiento
31
Gestión de restricciones con el TSO o
DNO
Ingresos por pagos por
disponibilidad (reducción de demanda,
arbitraje, mitigación de picos)
Reducción de la demanda de red,
cobertura del riesgo de
desequilibrio, energía de reserva,
mitigación de blackouts
Offtaker
Ingresos por el pago de energía
PPA
Potenciales vías de
ingresos
Servicios auxiliares
(Control de frecuencia, Reservas)
Trading en los mercados de corto
plazo
PPA?¿Acuerdos de
suministro?¿Entregas
comprometidas por subastas?
Control de las rampas de consumo o
de demanda
Desplazamiento de energía
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SAFER, SMARTER, GREENER
www.dnvgl.com
The trademarks DNV GL®, DNV®, the Horizon Graphic and Det Norske Veritas®
are the properties of companies in the Det Norske Veritas group. All rights reserved.
A trusted voice to tackle global transformations
32
Miguel Sierra y Carlos Albero