Plantas de energía híbrida y flexibilidad: el futuro de la red

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Fotografías aéreas del campus Flatirons del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) cerca de Boulder, Colorado. Fotografiado desde un vehículo aéreo no tripulado (UAV). (Foto de Joshua Bauer / NREL)

Imagínese una red eléctrica alimentada por energía limpia y renovable. Ahora imagine que esta red brinda todo el confort y la conveniencia que los consumidores esperan, así como servicios de confiabilidad y resistencia de la red que son similares o mejores que las plantas convencionales. Esa es la promesa del proyecto FlexPower.

Con el apoyo del Consorcio del Laboratorio de Modernización de Redes del Departamento de Energía de EE. UU., FlexPower reúne a investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) junto con otros Laboratorios Nacionales para desarrollar una planta de energía de generación híbrida variable colocada mejorada con almacenamiento de energía en el Campus Flatirons de NREL. Los participantes incluyen el Laboratorio Nacional de Idaho (INL) y los Laboratorios Nacionales Sandia (Sandia).

A medida que las energías renovables desplazan a la generación convencional, las plantas híbridas de energía renovable combinadas con el almacenamiento de energía pueden transformar recursos variables como la energía eólica y solar fotovoltaica (PV) en fuentes de energía totalmente distribuibles y flexibles. Estas plantas de energía híbridas serán capaces de operar en los mercados energéticos diarios y en tiempo real y brindarán servicios esenciales de confiabilidad y resiliencia a la red.

Repensar las energías renovables

“Esta investigación ayudará a acelerar la adopción de recursos eólicos y fotovoltaicos variables a escala de servicios públicos al demostrar cómo la hibridación puede suavizar la transición a la energía limpia”, dijo el ingeniero jefe de NREL, Vahan Gevorgian. “Para que la red eléctrica integre de manera económica y confiable grandes cantidades de generación renovable variable, requerirá capacidades sólidas de almacenamiento de energía y un replanteamiento del valor que los activos de energía renovable aportan a la red”.

Para respaldar esta transformación, los investigadores probarán una variedad de sistemas de almacenamiento de energía, que incluyen energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo, batería, hidrógeno, batería de flujo, almacenamiento de energía cinético y ultracondensador. Además, el proyecto se centrará en estrategias de control avanzadas y técnicas de previsión de recursos. Los controles sofisticados pueden mejorar la capacidad de despacho y la disponibilidad de la generación variable al aprovechar la naturaleza complementaria de los recursos eólicos y fotovoltaicos y aumentar los factores de capacidad para proyectos renovables con un mínimo o, en algunos casos, sin acumulación de transmisión adicional. Un pronóstico mejorado permite que las plantas híbridas participen en los mercados de energía y servicios auxiliares de la misma manera que lo hacen las plantas de generación convencionales.

Al combinar generación, almacenamiento, controles avanzados y pronósticos mejorados en plantas híbridas, los operadores pueden lograr economías de escala al compartir infraestructura, así como los costos de ubicación y permisos. Estas plantas también pueden proporcionar el espectro completo de servicios de confiabilidad esenciales existentes, así como servicios de confiabilidad de red nuevos y en evolución. Por ejemplo, las plantas híbridas pueden proporcionar arranques en negro automático así como arranques en negro del sistema de energía, pueden operar en modo aislado y pueden participar en esquemas de restauración del sistema de energía. Y las plantas híbridas son escalables, desde pequeñas microrredes hasta grandes sistemas de energía interconectados.

El proyecto FlexPower es de gran interés para una amplia gama de partes interesadas, incluidos reguladores, organizaciones de confiabilidad, operadores de sistemas, empresas de servicios públicos, propietarios y operadores de plantas, proveedores de equipos y propietarios y operadores de sistemas de energía en islas.

“Las plantas híbridas de energía renovable podrían introducir a los sectores de energía nacional y mundial a una clase nueva y potencialmente disruptiva de sistemas de energía”, dijo Gevorgian. “El proyecto FlexPower demostrará el valor de los activos de energía renovable y sugerirá estrategias para usarlos de manera más eficiente para reducir la restricción, aumentar la producción de energía y suavizar la variabilidad. El resultado podría ser servicios de red de alto valor y un suministro de energía más seguro y resistente “.

Compartiendo los Hallazgos

Los resultados de la investigación de FlexPower serán de libre acceso para todas las partes interesadas en forma de información de dominio público y otros activos. Específicamente, las partes interesadas tendrán acceso a la arquitectura del controlador FlexPower; códigos de control desarrollados por NREL, INL y Sandia para plataformas de control industrial; mapas y bases de datos de evaluación del potencial de hibridación; resultados de estudios de impactos regionales; e informes, publicaciones, seminarios web regionales, presentaciones de conferencias y otros materiales de divulgación.

El sistema híbrido a escala de red Flatirons Campus de NREL proporcionará un banco de pruebas para que las empresas y los investigadores validen y demuestren sus conceptos y estrategias de plantas híbridas. La planta de energía híbrida de múltiples MW en pleno funcionamiento será capaz de demostrar todo tipo de servicios de capacidad de despacho, confiabilidad y resiliencia. También proporcionará un banco de pruebas a escala de red que ofrece demostraciones de sistemas híbridos para una variedad de partes interesadas, oportunidades para que los proveedores de control y equipos prueben nuevos controles y hardware híbridos, un lugar para la educación de la fuerza laboral y nuevas colaboraciones internacionales, y una plataforma de validación para estandarización de tecnologías híbridas.

FlexPower fue financiado en parte por el Departamento de Energía de EE. UU. Oficina de Tecnologías de Energía Eólica, Oficina de Tecnologías de Energía Hidráulica, Oficina de tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible, y el Oficina de Electricidad.

Artículo cortesía de NREL

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