Resumen de un año: Avances en la investigación sobre almacenamiento y conversión de energía

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A medida que las comunidades de todo el país invierten en tecnologías de energía renovable, los sistemas de almacenamiento de energía deben optimizarse para satisfacer la demanda de generación de energía, descarbonización, resiliencia de la red y eficiencia energética. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) se enfoca en desarrollar y acelerar la implementación de futuros sistemas energéticos holísticos con tecnologías interconectadas y orientadas a un propósito que mejoran la flexibilidad y el equilibrio para maximizar la generación, el almacenamiento y la conversión de energía renovable. Durante el año pasado, los investigadores de NREL han sido pioneros en la investigación y el desarrollo innovadores, interdisciplinarios e integrados para avances tecnológicos en sistemas de almacenamiento de energía electroquímica, molecular, térmica y mecánica.

Como resultado de la innovadora investigación de almacenamiento de energía de NREL, I+D mundial revista reconoció la Simulador de conversión de energía de las olas (WEC-Sim) como una de las 100 tecnologías más innovadoras del año pasado con un premio R&D 100. WEC-Sim es el primer código de código abierto que permite a los desarrolladores de energía de las olas simular la dinámica y el rendimiento de WEC, lo que reduce drásticamente la incertidumbre sobre cómo funcionarán los WEC en entornos marinos reales, lo que reduce los costos y reduce el tiempo del ciclo de I + D en este fundamental y creciente campo.

La investigación revela oportunidades en el almacenamiento integrado de energía

Nuevo informe de NREL detalla el estado actual y el gran potencial futuro de la energía geotérmica y el calor de EE. UU.

El Informe de mercado de producción de energía geotérmica y calefacción urbana de EE. UU. 2021 desarrollado en NREL muestra el estado actual del uso de energía geotérmica en los Estados Unidos e identifica oportunidades geotérmicas para un sistema de energía renovable y descarbonizado. Los enfoques innovadores para la calefacción urbana geotérmica implican la integración de tecnología de bomba de calor y almacenamiento de energía térmica, así como la implementación y optimización de distritos energéticos. Este informe será valioso para los legisladores, reguladores, desarrolladores, investigadores, ingenieros, financistas y otros tomadores de decisiones.

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica de partículas se pueden construir con la infraestructura existente de las centrales eléctricas de carbón y gas retiradas. Imagen de Jeffrey Gifford y Patrick Davenport, NREL

NREL ofrece una tecnología de almacenamiento de energía térmica de partículas modular, rentable y para construir en cualquier lugar

Los investigadores de NREL desarrollaron un prototipo para probar un cambio de juego nueva tecnología de almacenamiento de energía térmica utilizando arena de sílice de bajo costo como medio de almacenamiento. El almacenamiento económico de electricidad de larga duración mediante el uso de almacenamiento de energía térmica de bajo costo y ciclo de energía de alta eficiencia (ENDURING) es una solución confiable, rentable y escalable que se puede ubicar en cualquier lugar. El sistema de referencia está diseñado para el almacenamiento económico de hasta 26 000 MWh de energía térmica, lo que ofrece oportunidades de calentamiento de procesos industriales y de edificios para reemplazar el carbón o el gas natural. NREL se ha asociado con Babcock & Wilcox, que tiene un acuerdo de opción de propiedad intelectual exclusivo para licenciar esta tecnología de almacenamiento de energía térmica DURADERA.

Nueva herramienta de análisis financiero para el almacenamiento de energía de larga duración en redes profundamente descarbonizadas

Los investigadores de NREL desarrollaron un riguroso nueva herramienta de escenarios de análisis financiero de almacenamiento (StoreFAST) modelo para identificar oportunidades potenciales de almacenamiento de larga duración en el marco de una futura red eléctrica con una penetración del 85% de renovables. StoreFAST analiza tanto los sistemas de almacenamiento de energía como los sistemas flexibles de generación de energía en forma paralela para brindar información sobre el costo nivelado de la energía, los parámetros de desempeño financiero y los gráficos de series de tiempo que serán vitales para la investigación integrada del almacenamiento de energía. Un artículo reciente de Joule usó StoreFAST para identificar sistemas de hidrógeno limpio con almacenamiento geológico y gas natural con captura y secuestro de carbono como las opciones de menor costo para almacenamiento de energía de larga duración.

Alrededor de 2500 represas en los Estados Unidos producen electricidad. Aquí se muestra la represa Gross Reservoir en Colorado. Foto cortesía de Brent Olson, Departamento de Energía de EE. UU.

NREL desarrolla FLASH Hydropower Framework para una red más verde

El nuevo Marco para el análisis vinculado de caudales y energía hidroeléctrica (FLASH) La herramienta proporciona información sobre cuánta energía hidroeléctrica está disponible y cuándo, lo que mejora la representación de la energía hidroeléctrica dentro de los modelos de operaciones de la red. FLASH ayudará a los usuarios a comprender mejor el vínculo entre las operaciones de las cuencas fluviales y la disponibilidad de energía hidroeléctrica, abriendo nuevas oportunidades para que las energías renovables respalden la red. A diferencia de la energía eólica o solar, la energía hidroeléctrica que no se usa hoy puede almacenarse para su uso posterior y tiene la ventaja adicional de que no tiene que convertirse en otra forma de energía. Eso hace que la energía hidroeléctrica sea ideal para ayudar a la red a acomodar fuentes de energía renovable variables.

Los avances del NREL en la investigación de baterías con aprendizaje automático basado en la física aceleran la caracterización del rendimiento, la vida útil y la seguridad de las celdas

Los científicos de almacenamiento de energía en NREL están recurriendo a técnicas de aprendizaje automático de última generación para fortalecer su comprensión de los materiales, la química y los diseños de celdas de baterías avanzadas. Estos algoritmos informáticos complejos ayudan a acelerar la caracterización del rendimiento, la vida útil y la seguridad de la batería al ofrecer información sobre patrones potenciales dentro de los conjuntos de datos. Los investigadores están utilizando el aprendizaje automático y la inteligencia artificial para evaluar la calidad de fabricación, la vida útil y el rendimiento, la investigación de materiales y los protocolos de seguridad para aplicaciones de almacenamiento de energía.

El Storage Futures Study considera cuándo y dónde una variedad de tecnologías de almacenamiento son competitivas en costos, según cómo se operen y qué servicios brinden a la red.

La capacidad de almacenamiento de EE. UU. a escala de red podría quintuplicarse para 2050

El Estudio de futuros de almacenamiento considera cuándo y dónde una variedad de tecnologías de almacenamiento son rentables, según cómo se operen y qué servicios brinden a la red.

La investigación en curso del Estudio de futuros de almacenamiento de NREL analiza el papel potencialmente fundamental del almacenamiento de energía para mantener una red eléctrica resistente y flexible hasta el año 2050. Los investigadores de NREL están colaborando entre tecnologías para considerar el papel de enfoques de almacenamiento específicos. un informe, Potencial económico del almacenamiento diurno en el sector eléctrico de EE. UU., describió el importante potencial de mercado para el almacenamiento diurno a gran escala (hasta 12 horas) en el sistema eléctrico de los EE. UU. hasta 2050. El equipo de investigación (Will Frazier, Wesley Cole, Paul Denholm, Scott Machen, Nathaniel Gates y Nate Blair) encontró agrega el mayor valor a la red y el despliegue aumenta cuando el sistema de energía permite que el almacenamiento brinde simultáneamente múltiples servicios de red y cuando hay una mayor penetración de la energía solar fotovoltaica.

Obtenga más información sobre los NREL almacen de energia investigar.

Conversaciones sobre la transformación del almacenamiento de energía

Este enfoque integrado para el almacenamiento de energía significa un movimiento para identificar sinergias dentro de diversas soluciones de conversión y almacenamiento. Una nueva serie de seminarios organizada por NREL está impulsando la discusión entre el gobierno, la industria y la academia sobre cómo los sistemas híbridos y la investigación colaborativa lograrán los objetivos de energía limpia. Regístrate ahora.

Artículo cortesía de Laboratorio Nacional de Energías Renovables.

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