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“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
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Disponibilidad inmediata de energía
¿Que implica?
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• ¿Cómo almacenar la energía?
• Características del almacenamiento
según la recuperación de la energía.
• Tipos de almacenamiento.
Madrid, febrero 2015
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ENTREGA
Cinco dimensiones de la cadena de valores eléctricas “antigua”
Camino tradicional: Servicio regulado con funciones incluidas
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Distributed Energy Storage Systems
RENEWABLE ENERGY
INTEGRATION
Climatic change
CO2 emissions
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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
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Sistema hidráulico de
bombeo en Aguayo
Santander (Spain)
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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
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Madrid, febrero 2015
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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
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Metano sintetico
biometano
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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?
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Second life after being used in cars?
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-
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.
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From 2014 Total Battery Consulting, Inc.
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http://rameznaam.com/2016/04/12/how-cheap-can-electric-vehicles-get/
Publicat a “La Vanguardia 24 abril 2016”
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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
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4 x106 cars ~ 60% charging simultaneity
28x106 cars in Spain 2015
25% of EV = 7x106 cars
6x106 cars ~ 90% charging
simultaneity
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Possibles uses
for a
SECOND LIFE?
DEGRADATION MECHANISMS
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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
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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.
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Altres
tecnologies
son
possibles
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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
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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.
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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
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ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
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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
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ENERGY
TRILEMMA
Economy Environment
Efficiency,
reliability & supply
Source: IREC
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Planta de Audi (ETOGAS): BIO metano sintético
Una primera demostración de ciclo cerrado para el carbono?
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INTERACCION ENTRE LAS
REDES DE GAS Y DE ELECTRICIDAD Source: IRES
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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
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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.
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Fondos:
Gràcies per la seva
atenció