joan ramón morante irec, institut de recerca en energia de ... · una oportunitat pel...

“Emmagatzematge d’energia: present i futur” (una oportunitat pel desenvolupament innovador i de negoci en el sector energètic)

Joan Ramón Morante IREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya

y Universitat de Barcelona

Disponibilidad inmediata de energía

¿Que implica?

• ¿Cómo almacenar la energía?

• Características del almacenamiento

según la recuperación de la energía.

• Tipos de almacenamiento.

Madrid, febrero 2015

ENTREGA

Cinco dimensiones de la cadena de valores eléctricas “antigua”

Camino tradicional: Servicio regulado con funciones incluidas

Distributed Energy Storage Systems

RENEWABLE ENERGY

INTEGRATION

Climatic change

CO2 emissions

Diferentes usos del almacenamiento de energía en la red

dependiendo de la frecuencia y la duración

Calidad de

energía

Regulación

primaria

Reserva de

suministro de

electricidad Desplazamiento

de la demanda

Logroño, octubre 2014

Sistema hidráulico de

bombeo en Aguayo

Santander (Spain)

Rango de Potencia: 100-5000 MW Rango de Energía: 1-24h Tiempo de repsuesta : s-min Densidad de Energía: 0,04Wh/l-1,5Wh/l Autodescarga: 0%/day Temperatura de operación: >0ºC Eficiencia del ciclo completo75% VIda: 50-100 years

Lundigton Pumped Storage Power Plant.

Michigan (USA).

Elevación 400 pies sobre el lago Michigan,

0.04 Wh/l densidad de energia

15.000MWh energía almacenada

1872MW Potencia de salida (21,5 GW total

US)

Madrid, febrero 2015

Madrid, febrero 2015

Almacenamiento de Energía por Aire comprimido

Huntorf, Alemania, KBB, E.ON

Principio básico: Almacenar energía mecánicamente mediante la compresión del aire de la atmósfera, por ejemplo cavernas subterráneas. Capacidades en todo el mundo: 320 MW (Alemania), 110 MW (USA).

Proyectos: USA, Italia, Japón, Israel, Corea, Sudáfrica Marruecos.

Desarrollos en Europa Cavernas subterráneas potenciales: Alemania, Dinamarca, España, Francia, Países Bajos, Portugal, Reino unido

I&D Adiabático CAES: ADELE proyecto (Alemania). Campos de investigación: Identificación de nuevos países: En contenedores o en sistemas terrestres. (SSCAES)

Adiabático CAES (AA-CAES): demostración; bajo coste.

Compresión isotérmica (ciclo termodinámicamente reversible, eficiencia teórica de 100%): demostración ; Bajo coste

Source: EC, JRC- SETIS, Technology Map (2011).

Potencial de CAES , Calaminus (2007)

Madrid, febrero 2015

Metano sintetico

biometano

In front of an Intermittent and fluctuant renewable energies: ONE CHALLENGE: HOW STORE ENERGY?

SOURCE: IREC

Selected energy densities

New Batteries?

HOW PRODUCE SYNTHETIC FUELS OR ADDED VALUES CHEMICALS?

Second life after being used in cars?

-

Requeriments de la Unió Europea per Bateries de Vehicles Elèctrics

Oferir recàrrega de la bateria durant almenys 4000 cicles al 80%

DOD (profunditat de descàrrega) en condicions típiques de BEV

durant entre 10 a 15 anys, mantenint densitats d'energia

d'almenys 250 Wh / kg durant el seu temps de vida i permetent

una reducció considerable del "efecte memòria" de la bateria

- Assolir viabilitat econòmica i viabilitat tecnològica de materials

avançats

- Millora de les capacitats de bateries produïdes actualment a la

UE

- Ús de materials sostenibles mediambientalment i

econòmicament.

From 2014 Total Battery Consulting, Inc.

http://rameznaam.com/2016/04/12/how-cheap-can-electric-vehicles-get/

Publicat a “La Vanguardia 24 abril 2016”

40KWh/car

20.000.000 cars at 2030

World annual production of

cars 108 Market EV 25%

Spain annual production of

cars 2,5x106 . EV=650.000

IREC

Giga watt hours

4 x106 cars ~ 60% charging simultaneity

28x106 cars in Spain 2015

25% of EV = 7x106 cars

6x106 cars ~ 90% charging

simultaneity

Possibles uses

for a

SECOND LIFE?

DEGRADATION MECHANISMS

BAPV + BIPV

+ Other renewals sources

CONCEPT: Energy Storage Smart System for End

Users

Grid Smart Metering

E Storage

Smart Power

Electronic

Conditioner

AUTOGENERACIÓ I AUTOCONSUM

D’ENERGIA

El preu del sistema instal·lat

oscil·la entre els 10.000 i

15.000 $.

Dos models, 7 kWh i un altre

de 15 kWh.

Tesla oferirà facilitats de

compra, una entrada de

1.500 $ i 15 $ mensuals

durant 20 anys.

Gràcies a aquest lloguer el

preu es reduirà

dramàticament.

Altres

tecnologies

son

possibles

Sistemes en el mercat: Auto consum

10 kWh, 2 kW

15-30 kWh, 5 kW

14 kWh, 5 kW 7-20kWh

5kW

Worldwide the total amount of energy storage, discounting the electric car market, could reach 240 gigawatts by 2030 , according to a report by Citigroup, with batteries

as the dominant technology.

Oportunitat per un enorme i creixent mercat mundial

La incorporació de les

tecnologies

d'emmagatzematge a una

instal·lació solar té el potencial

de gairebé duplicar l’estalvi en

la factura d'electricitat solar

abaratint en al voltant d'un terç

del cost de l'energia solar. Per

altre part, els projectes

d'energia solar més

emmagatzematge, donen lloc

a un període de recuperació

significativament més curt que

els projectes de tant sols

instal·lacions solars

Per exemple, alguns estudis

duts a terme a Califòrnia per

una instal·lació residencial

mitjana valoren l’increment de

l’estalvi per any en un augment

potencial del 85 per cent.

ALGUNOS DATOS PARA UNA CASA RESIDENCIAL

Consumo eléctrico anual: 4000 kWh/a

(<12kWh/dia)

Capacidad de generación de electricidad

PV: 1600kWh/kWp (Sur España)

Precio Pagado de la electricidad de la

red incluyendo tasas, impuestos, tramos

fjjos: > 25 cts/kWh

Precio del sistema PV instalado: 1000-

1500 €/kWp

Datos instalación: Sistema 3kWp PV y

una batería de 15 kWh

Cobertura solar > 95% Fuente. IREC Costes básicos generación solar 6 c€/kWh

Costes básicos almacenamiento 6c€/kWh

Antes de impuestos

ALMACENAMIENTO DE ENERGIA

Methanation: Solar Hydrogen +CO2

Renewable energy +feed stocks (H2, CO2)

100%

Feed stocks managements

95% Efficiency 95%; loss 5%

Methanation

76% Efficiency 80%; loss 19%

Compressor, storage and CH4 pipe

74,5% Efficiency 98,5%; loss 1.5%

Gas transport (500Km)

Efficiency 99,55%, loss 0,37%

74,1% Methanation: Solar

Hydrogen+CO2

ENERGY

TRILEMMA

Economy Environment

Efficiency,

reliability & supply

Source: IREC

Planta de Audi (ETOGAS): BIO metano sintético

Una primera demostración de ciclo cerrado para el carbono?

INTERACCION ENTRE LAS

REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD Source: IRES

42

Beyond solar hydrogen, a more general development is needed for considering CO2

Data: IREC CO2 Pipeline

H2O Pipeline

Activation Mechanisms

for H2O and CO2

reduction

FUELS

Added

Value

Chemicals

Notas finales

o El almacenamiento de energía es una opción necesaria para los futuros sistemas más descarbonizados, complementaria a otras soluciones de seguridad energética

o Las tecnologías avanzadas de almacenamiento aún requieren inversiones de alto riesgo a largo plazo (fase de investigación y demostración)

o El nivel de la innovación en las tecnologías de almacenamiento es bastante bajo con relativamente poca inversión todavía.

o Es necesario que haya mecanismos que premien los beneficios que ofrecen las tecnologías de almacenamiento

o SET-Plan ofrece la oportunidad de volver a abordar la innovación europea en el almacenamiento de energía y, finalmente, crear una estrategia integrada de la UE para mostrar el almacenamiento como una importante oportunidad de beneficios sociales y económicos.

o NORMATIVAS Y REGULACIONES.

Fondos:

Gràcies per la seva

atenció