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El CIEMAT finaliza el proyecto Sistema Híbrido de Almacenamiento de Energía para Sistemas Híbridos de Generación (SH2)

 

03/12/2018

Instrumentación científica y física médica

El CIEMAT finaliza el proyecto Sistema Híbrido de Almacenamiento de Energía para Sistemas Híbridos de Generación (SH2), correspondiente a la convocatoria Retos Colaboración 2015 del Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España. El proyecto ha desarrollado un sistema híbrido de almacenamiento de energía, basado en dos tecnologías muy diferentes, supercondensadores y baterías, para su estudio durante la hibridación y su integración en redes aisladas, sustituyendo los sistemas diésel de apoyo, favoreciendo la integración de energías renovables.

 
   

El CIEMAT, y en concreto la Unidad de Sistemas Eléctricos de Potencia del Departamento de Tecnología, tiene ya una trayectoria importante en la realización, caracterización y gestión de sistemas de almacenamiento de energía desde el año 2008, habiendo participado en proyectos como ACE2, SA2VE, ACEBO, TRAIN2CAR, MIRED-CON, UNDIGEN MAS, SH2. Durante estos proyectos se han desarrollado y caracterizado sistemas de almacenamiento de energía para diferentes aplicaciones, desde su empleo en redes eléctricas (aisladas o no) hasta el empleo en sistemas de generación renovable. Con ello se ha aumentado de forma importante las capacidades del CIEMAT en el ámbito de las energías renovables, una de las marcas de identidad de la casa.

  

En concreto, el proyecto SH2 (RTC-2015-3803-3), de la convocatoria de Retos Colaboración del 2015 del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), fue dotado con 1,6 M€ para el desarrollo de un sistema híbrido de almacenamiento de energía (baterías y supercondensadores) para su aplicación en sistemas híbridos de generación que combinen al menos una fuente de energía renovable y que abastecen a consumos aislados. En dicho proyecto han participado GAMESA Electric S.L. (liderando el proyecto), CIEMAT y la Universidad de Alcalá de Henares.

  

La Unidad ha participado en el proyecto SH2 desarrollando el diseño del sistema híbrido de almacenamiento de energía (baterías y supercondensadores), así como la estrategia de control del mismo, necesarios para abastecer un consumo aislado en un sistema híbrido de generación. El aumento de generación con fuentes renovables  en redes débiles o aisladas implica una mayor complejidad en asegurar la estabilidad de la red y tiempos de respuesta más rápidos de los sistemas de almacenamiento que sirven de apoyo en la calidad de suministro, en este caso, baterías y supercondensadores.

  

Además, el CIEMAT ha llevado a cabo una importante etapa de ensayos en laboratorio durante el proyecto, donde se ha desarrollado un banco de ensayos multipropósito que es capaz de emular, por un lado, el suministro de potencia que procede de los sistemas de generación renovable y los consumos de potencia de la red, incluyendo el sistema de almacenamiento real que opera con sus estrategias de control correspondientes. Como prototipo de sistema híbrido de almacenamiento de energía se han desarrollado un dispositivo basado en 256 celdas individuales de supercondensadores de 2,7 V y 3000 Faradios cada una, implementando un sistema de ecualización comercial y desarrollando un sistema de monitorización individual de cada una de las celdas. Asimismo, se ha desarrollado un sistema de almacenamiento basado en 40 baterías de plomo-ácido de 12 V 7Ah. La hibridación de ambos sistemas es muy apropiada ya que los supercondensadores tienen muy alta densidad de potencia (son adecuados para niveles altos de potencia y bajos de energía), mientras que las baterías por el contrario tienen baja densidad de potencia pero alta densidad de energía. La hibridación de ambos sistemas permite la optimización del sistema de almacenamiento.

  

Los ensayos realizados en prototipo de laboratorio han permitido, por un lado, la caracterización eléctrica del sistema formado por supercondensadores (capacidad y resistencia en serie equivalente, necesidad de ecualización en el reparto de tensión en las celdas y análisis de envejecimiento), y, por otro, la validación en prototipo de las estrategias de control del sistema híbrido de almacenamiento de energía formado por baterías y supercondensadores probadas previamente mediante simulación.

  

Este banco de ensayos tiene además una utilidad importante para posteriores desarrollos relacionados con la integración en red de generación eléctrica procedente de energías renovables y con el ensayo de sistemas de almacenamiento de energía.

  
 

Pie de figura:

  

Imagen 1: Esquema global de los dispositivos del proyecto: bancada de ensayos, sistema de almacenamiento híbrido (baterías y supercondensadores).

  

Imagen 2: Bancada de ensayos formada por convertidores electrónicos de potencia y el sistema de control asociado.

  

Imagen 3: Sistema de almacenamiento basado en 256 supercondensadores.

  

Imagen 4: Prototipos de pequeña escala de supercondensadores desarrollados durante el proyecto.

  
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