En el paper que podrá descargar al final de este texto se describen las principales características y criterios dimensionales al especificar un Sistema de Almacenamiento de Energía en Batería (BESS por sus siglas en inglés). Además, se discuten los valores nominales de energía, capacidad de potencia y su significado en diferentes puntos de medición. También se considera la eficiencia, tanto del sistema como de los subsistemas individuales, en diferentes puntos de operación.
Este trabajo realizado por Markus Ovaskainen (Merus Power), Teemu Paakkunainen (Merus Power) y Santiago Barcón, CEO de PQ Barcon, se presentó en la reunión de otoño del IEEE – Autumn Meeting on Power, Electronics and Computing (ROPEC), Ixtapa 2023.
Acerca del artículo
En los últimos años, el mercado de los BESS basados en baterías de iones de litio ha crecido rápidamente a nivel mundial y se espera que esta tendencia se mantenga. Estos sistemas se diseñan a partir de los componentes y subsistemas enunciados a continuación; cada uno de estos componentes es analizado a detalle dentro del artículo.
Componente o subsistema:
• Baterías. Generalmente se construyen apilando celdas herméticamente selladas en módulos que luego se apilan en “bastidores” conectados en serie que forman un bloque individual. Se construye un sistema completo instalando estos racks en paralelo en varios circuitos de CD.
• Sistema de conversión de energía. Consta de uno o más convertidores CA/CD bidireccionales capaces de gestionar los procesos de carga y descarga.
• Transformador. Se requieren transformadores elevadores para conectar los convertidores a media tensión, lo cual es típico en instalaciones de varios megavatios.
• Sistema de refrigeración. Es el encargado de enfriar las baterías y los sistemas de conversión de energía.
• Sistemas de control y protección. Dependiendo de los requisitos de protección y el diseño, se pueden encontrar en los bastidores individuales, buses o los sistemas de conversión.
• Sistema de gestión de baterías. Suele distribuirse en varios subsistemas: hay una lógica de supervisión en el nivel de las celdas, en el nivel del módulo y, normalmente, en el nivel del bastidor.
• Sistema principal de control. Es el nivel más alto de jerarquía en el control local. Controla el conjunto de sistemas de conversión, lleva a cabo todos los algoritmos de operación y funciona como interfaz para el sistema de gestión de baterías.
Lo más importante que hay que entender de los elementos antes descritos es que cada uno de estos componentes consume electricidad, ya sea del circuito principal o como sistema auxiliar, lo que afecta las definiciones de eficiencia, capacidad energética, etc.
Las definiciones utilizadas en el presente artículo se basan en la norma IEC, misma que se ha esforzado por estandarizar las definiciones de las características de rendimiento más importantes relacionadas con las especificaciones de los BESS.
Con base en esta terminología, el artículo también propone un proceso de diseño práctico para que un BESS alcance un tamaño específico basado en los requisitos del proyecto usado como ejemplo.
Esperamos que este paper brinde una descripción general de la información requerida para llegar a especificaciones claras para un BESS. Aún más importante, ayude a comprender el proceso de especificación y diseño.
