25 DE FEBRERO DE 2018 POR LARS LISELL
"Depende" es la respuesta favorita de un ingeniero a casi todas las preguntas. Pero "depende" es una respuesta adecuada al evaluar si la instalación de un sistema de almacenamiento de energía es una buena idea. El almacenamiento de energía puede ser confuso. La tecnología agrega valor a los sistemas eléctricos mediante la carga cuando hay exceso de energía en el sistema, almacenando la energía hasta que se requiere, y luego se descarga cuando el sistema de energía requiere energía adicional. A diferencia de los generadores tradicionales que convierten el combustible en electricidad, se usa un sistema de almacenamiento de energía para mover la energía. Algunas aplicaciones comunes para el almacenamiento de energía incluyenel uso de energía en movimiento de un período de alto consumo a un período de bajo consumo , el almacenamiento de generación renovable para ser utilizado por la noche, o el almacenamiento de energía de la red para ser utilizado durante los períodos de corte de la red. Para que un sistema de almacenamiento de energía tenga sentido desde el punto de vista económico, el valor de proporcionar este servicio a una instalación o al sistema eléctrico debe exceder el costo del sistema de almacenamiento de energía. ¿Cómo puede un consumidor determinar si un sistema de almacenamiento de energía tiene sentido para una instalación? La respuesta a menudo se encuentra en la factura de servicios públicos. [1]
Cargos de facturas de servicios públicos
Hay casi 3.500 proveedores de electricidad en los Estados Unidos, [2] y cada uno tiene su propio conjunto de hojas de tarifas, estructuras de tarifas y vías para compensar la generación de energía que no pertenece a los servicios públicos. Para evaluar si un sistema de almacenamiento de energía es una buena opción para una instalación, se requiere una comprensión total de los cargos por servicios públicos y la forma en que se aplican. Los tipos comunes de cargos por servicios públicos se resumen a continuación:
- Cargo por consumo: un cargo por consumo es el cargo volumétrico por la electricidad utilizada durante un período de facturación. La unidad de medida es típicamente el kilovatio-hora (kWh). Todas las clases de clientes (por ejemplo, comercial, residencial, industrial y municipal) generalmente pagan por el consumo. El almacenamiento de energía no reduce el consumo de energía.
- Cargos a la vista-Los cargos a la vista son la tasa máxima a la que un cliente paga por el poder. La unidad de medida es típicamente el kilovatio (kW). El cargo por demanda para cada período de facturación a menudo se mide en intervalos de 15 minutos, y el valor medido más alto establece el "máximo" por el que se factura al cliente. Los clientes grandes (p. Ej., Comerciales, industriales, municipales) generalmente pagan los cargos por demanda, mientras que los clientes pequeños (p. Ej., Residencial, pequeño comercial) generalmente no pagan. Los sistemas de almacenamiento de energía pueden reducir los cargos por demanda al cargar cuando la demanda en una instalación es baja y descargarse cuando la demanda en una instalación está "en su punto máximo" o es alta. Esta práctica se llama afeitado máximo.
- Cargos por tiempo de uso (TOU): en algunos territorios de servicios públicos, hay diferentes cargos volumétricos dependiendo de cuándo se usa la energía. La unidad de medida es, por lo general, el kWh, pero la carga cambia para diferentes ventanas de tiempo durante el día, la semana y el año. El almacenamiento de energía puede reducir las cargas de TOU al cargar cuando el costo de la energía es bajo (por ejemplo, en el medio de la noche) y descargar cuando el costo de la energía es alto (por ejemplo, al final de la tarde). Como ejemplo, la Figura 1 representa una estructura de tasas con cuatro diferentes tasas de TOU. Hay una tarifa durante la noche y durante el día para el verano y el invierno.
Todos los dispositivos de almacenamiento de energía tienen una clasificación de eficiencia para cargar y descargar. Esto es el resultado de pérdidas químicas y parasitarias dentro del dispositivo. Las clasificaciones de eficiencia de carga y descarga se combinan para calcular una "eficiencia de ida y vuelta" que se puede utilizar para cuantificar la cantidad de energía que se pierde cada vez que se cicla un dispositivo de almacenamiento de energía. Para que el almacenamiento de energía tenga sentido desde el punto de vista económico, la diferencia de costo entre la baja tasa de TOU y la alta tasa de TOU debe ser lo suficientemente grande como para superar la pérdida de eficiencia y los costos de operación.
El siguiente ejemplo describe un cálculo simple que podría realizarse para determinar la diferencia en las tasas de TOU que se requerirían para que el cambio de TOU sea factible con una batería de Li-ion:
Eficiencia de carga de la batería: 95%
Eficiencia de descarga de la batería: 97%
Eficiencia de ida y vuelta = 95% x 97% = 92.2%
Esto significa que la diferencia entre las tasas de TOU debe ser 7.8% o más antes de que se logre cualquier ahorro de costos usando un sistema de almacenamiento de energía. Si la ubicación considerada tiene una tarifa de utilidad de TOU de $ 0.15 / kWh, la tasa de utilidad de TOU baja debería ser menor que $ 0.138 / kWh para superar las pérdidas de eficiencia en la batería.
Condiciones favorables
Los sistemas de almacenamiento de energía funcionan mejor donde los cargos de demanda pueden reducirse reduciendo grandes picos en la demanda eléctrica y donde las tasas de demanda eléctrica son más altas. Con base en un análisis reciente de la industria, los cargos por demanda de $ 15 / kW o más suelen generar economías favorables para los proyectos de almacenamiento de energía. La Figura 2 proporciona un ejemplo de un perfil de uso eléctrico que tiene tanto cargos por demanda como tasas de TOU. En este ejemplo, el cliente tendría la oportunidad de ahorrar en costos de servicios públicos de dos maneras; afeitando la demanda máxima y cargando / descargando los ahorros de TOU.
Incluso en los casos en que el almacenamiento de energía no necesariamente resultará en ahorros en las facturas de servicios públicos, aún puede tener sentido avanzar con un sistema de almacenamiento de energía para asegurar las capacidades de energía de respaldo. Sistemas que están configurados con los controles e interruptores adecuados
puede "isla" de la red y mantenerse energizado durante un corte de energía. Aunque esta capacidad no reducirá las facturas de servicios públicos, tiene el potencial de ahorrar dinero de otras maneras, que incluyen:
- Minimizar o eliminar el deterioro de los alimentos durante las interrupciones de la red
- Reducir el daño al equipo que puede ocurrir durante las interrupciones
- Mantener las luces encendidas para que los ocupantes no tengan que abandonar el edificio
- Permitir que las funciones comerciales continúen
- Sistemas de comunicación energizantes
- Encender bombas de gas para alimentar vehículos de emergencia durante desastres naturales.
Dependiendo del tipo de edificio y la frecuencia de cortes de energía, proporcionar energía de respaldo podría resultar en un retorno de la inversión a través de gastos de corte evitados.
Oportunidad
Hay muchos clientes de servicios públicos en todo el país que podrían beneficiarse de la implementación de almacenamiento de energía en sus instalaciones. Este es un mercado que todavía se encuentra en las primeras etapas de desarrollo, pero se espera que crezca sustancialmente en los próximos cinco años. De los casi 18 millones de clientes de servicios comerciales en los Estados Unidos, casi 5 millones de ellos están expuestos, o podrían estar expuestos a cargos por demanda de $ 15 / kW.
o superior que indicaría oportunidades rentables para el almacenamiento de energía (consulte la Figura 3).
Resumen
Hay una multitud de oportunidades para ahorrar dinero mediante el uso de sistemas de almacenamiento de energía, pero es imprescindible comprender los flujos de valor, los ahorros en las utilidades, la funcionalidad, las capacidades y los costos del sistema que se incluyen en el proyecto. Al pasar el tiempo analizando la información de los servicios públicos y conocer qué capacidades beneficiarán a las instalaciones, es posible determinar si el almacenamiento de energía se adapta bien a su ubicación.
[1] El marco de compensación de utilidades cambia continuamente a medida que se introducen nuevas tarifas tarifarias, y las corrientes de valor para el almacenamiento de energía también cambian continuamente. A medida que la tecnología y los mercados cambian, el almacenamiento de energía puede ser capaz de capturar una compensación adicional más allá de lo que se describe aquí.
