¿Se puede almacenar la electricidad?
En esencia, la electricidad (o energía eléctrica) no se puede acumular como
tal ya que puede ser definida como electrones en movimiento.
Pero sí puede ser transformada en otras formas de energía, alguna de las
cuales ya presentan tecnologías capaces de almacenarlas.
Las principales transformaciones que se practican a la electricidad para
poder acumularla son: en energía mecánica (potencial o cinética), en energía
electromagnética, en energía química o electroquímica, y energía térmica
(frío o calor).
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Tipos de almacenamiento
Sistemas Mecánicos
Pumped-Hydro Energy Storage (PHES)
Compressed Air Energy Storage (CAES)
Flywheel Energy Storage Systems (FESS)
2·21 IE )·(· 21 hhgmE kJ/m³ of gas )/P(Pln100 21E
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Tipos de almacenamientoSistemas Mecánicos
Las vagonetas empieza a producir electricidad conforme la gravedad hace
descender sus 230 toneladas de cemento y de rocas. ARES NORTH AMERICA
Advanced Rail Energy Storage (ARES)
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Tipos de almacenamiento
Sistemas Electromagnéticos
Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)
Capacitors &UltraCapacitors (UC)
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Tipos de almacenamiento
Sistemas Electroquímicos
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Baterías (BESS)
Lead Acid – Plomo ácidoNickel Cadmium y Nickel Metal Hydride
Lithium Ion – Iones de litio
Selladas y con ventilación
Sodium Sulfur & Zebra Batteries
Tipos de almacenamiento
Sistemas Electroquímicos
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De flujo Metal Aire – con electrodo poroso
• vanadium redox flow batteries (VR)
• zinc bromine flow batteries (ZnBr)
• polysulfide bromide flow batteries (PSB)
• cerium zinc flow batteries (CeZn)
Metal
Electroch.
Equivalent Ah/g
Theoretical voltage versus O2
Theoretical specific energy kWh/kg
Actual operating voltage V
Li 3.86 3.40 11.14 2.4-3.1Zn 0.82 1.65 1.35 1.0-1.2Al 2.98 2.70 8.10 1.1-1.4Ca 1.34 3.40 4.18 2.0Mg 2.20 3.10 6.46 1.2-1.4Fe 0.96 1.30 1.20 1.0
Baterías (BESS)
Tipos de almacenamiento
Sistemas Electroquímicos
Pilas de combustible y tecnología del hidrógeno
Tipo de plia Electrolito Catalizador Combustible Eff.
(%)Temp de
operac.(°C)Rango de Pot. (kW)
PEMFC Solid organic polymer Platinum H2 45 60 to 100 50-250
AFC PotassiumHydroxide
Platinum/Palladium
Platinum/GoldH2 70 80 to 100 0.3-12
PAFC Phosphoric Acid Platinum H2 40 150-200 200
MCFC
Potassium, Sodium or
Lithium Carbonate
Mostly Nickel H2/CO2 60 600-1000 10-2000
SOFC Solid Zirconium Oxide
Variety of nonprecious metals H2 60 600-1000 1000
• Producción del hidrógeno (electrolizadores)• Almacenamiento del hidrógeno (líquido,
comprimido, por reacción química)• Consumo del hidrógeno (motores de
hidrógeno o en pilas de combustible)
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Tipos de almacenamiento
Sistemas Térmicos
Sistemas de sales fundidas asociados a plantas termosolares (TEES)
Sistemas de frío Industrial
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Tipos de almacenamiento
Resumen y comparativa
ES technology Powercapacity
Energycapacity
Responsetime
Efficiency (%) Lifetime State of development
Pumped Hydro 30MW –4000MW 500 – 8000MWh Sec. to min. 70 – 85 Even 50 years Commercial
Compressed Air 50MW –300MW 500 – 2600MWh Sec. to min. 64 – 75 Even 40 years Commercial/prototypes
for vessels
Flywheel Up to 2MW Up to 15 min Milliseconds 90 20 years Commercial/prototypesDepends on spin speed
Superconducting Magnetic 0.01 – 10MW Up to 30 min Immediately 95 30 years Commercial/research
Depends on rangeUltracapacitors Up to 1MW Up to 1 min Immediately 85 – 98 10 years Commercial
Lead AcidBattery 0.001 – 40MW Up to 40MWh Milliseconds 75 – 85 1000 cycles Commercial
Nickel Cadmium Battery 0.001 – 40MW Up to 10MWh Milliseconds 60 – 70
1000 – 3500 cycles
10 – 15 yearsCommercial
Sodium Sulfur Battery 0.05 – 50MW Several
100MWh Few seconds 75 – 89 2500 cyclesUp to 15 years Commercial
Lithium Ion Battery 0.001 – 0.5MW Several MWh Milliseconds 90 – 95 20000 cycles Commercial/under
developmentVanadium Redox
Flow Battery 0.05 – 3MWs Several MWh Milliseconds 70 – 85 10000 cycles,7 – 10 years
Improved prototypes in test/ Commercial
ZnBrFlow Battery Up to 1MW Less than 4h Milliseconds 75 2000 cycles Improved prototypes in
test/ CommercialPSB
Flow Battery Up to 15MW Less than 20h Milliseconds 60 – 75 2000 cycles Improved prototypes in test/ Commercial
Air-metalBatteries
Limited to the moment
Limited only by anode’s life Milliseconds 60-70 50 cycles Under primary research
and development
Fuel Cells Up to 250kW Rechargeable with H2
Milliseconds 35 – 45 10 to 20 years Improved prototypes in test/ Commercial
Thermoelectric systems 1MW – 100MW 2 – 800MWh Sec. to min. 30-70 20 years Commercial
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¿Por qué ahora?
• Evolución de tres grandes industrias y su influencia en la operación del
sistema eléctrico:
o Electrónica doméstica.
o Vehículo eléctrico.
o Penetración de renovables.
o Operación del sistema eléctrico.
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¿Por qué ahora?
Precio paneles silicio cristalino y baterías de iones de litio caen un 24% y un 21%
respectivamente cada vez que se duplica su nivel de producción.
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¿Por qué ahora?
• Se esperan caídas de precios del 50%, 40% y 25% para baterías de iones de litio,
de flujo, y de plomo ácido, respectivamente, en los próximos 5 años (según un
informe de la consultora financiera Lazard):
https://www.lazard.com/businesses/financial-advisory/.
• El precio estimado de una instalación fotovoltaica de gran tamaño con baterías y
capacidad de cuatro horas de almacenamiento ronda ya los $10 cent/kWh (según
un informe de ACWA Power, http://acwapower.com/)
• Caída de los precios del petróleo está llevando a varias empresas petroleras a
buscar nichos de mercado en los que diversificar su negocio. En las últimas
semanas tenemos compras de pequeñas start-ups por parte de Total, Exxon, o
Statoil.
• Aparición de un ente normalizador (Modular Energy Storage Architecture, MESA,
Standard Alliance) como agente que busca estándares comunes en el sector.
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