El acumulador de baterías como refuerzo funcional para parques eólicos antiguos Phoenix Contact utiliza tecnología de control abierta para cerrar la brecha entre la generación de energía, su almacenamiento y su posterior utilización.

Acumulador de baterías junto a aerogeneradores y paneles solares

Resumen

Cuando sopla una brisa fresca, todos los operadores de aerogeneradores están encantados con los rendimientos que cosechan de la fuerza del viento. Si el viento se detiene, nada gira, aunque la demanda de energía eléctrica se mantenga. Y aquí es precisamente donde las fuentes de energía renovables se encuentran con el problema, ya que no son capaces de proporcionar una carga base por sí solas. Sin embargo, esto cambiará a más tardar cuando los parques dispongan de su propio acumulador. Los acumuladores de baterías proporcionan a los parques eólicos un verdadero impulso funcional en términos de eficiencia económica, seguridad de suministro y calidad de la red. Para mantenerlos conectados a la red durante más tiempo, las instalaciones más antiguas en particular pueden equiparse eficazmente con acumuladores fuera de los periodos subvencionados. Phoenix Contact apoya este desarrollo con sistemas modulares para la instalación de acumuladores de energía.

Con un rendimiento de 125 300 millones de kWh, la energía eólica es la fuente más importante del mix energético alemán.

Combinación de energía eólica y acumulador para una segunda vida

En la actualidad, el 46,2 % del consumo bruto de electricidad en Alemania se cubre con fuentes renovables. La cifra de la Agencia Federal de Medio Ambiente se refiere al año 2022 y describe la energía eólica como la fuente más importante del mix energético, con un rendimiento de 125 300 millones de kWh. Según Statista, la cuota de la energía eólica era del 21,7 %.

Esto puede sonar bien en un principio, pero no debe ocultar el hecho de que, según la Agencia Federal de Medio Ambiente, es necesario un ritmo más rápido de expansión eólica para alcanzar los objetivos climáticos. Además de una mayor expansión, la cuestión de cómo tratar los aerogeneradores más antiguos es un tema recurrente. Se trata principalmente de aerogeneradores que se construyeron con subvenciones estatales en virtud de la legislación de energías renovables (EEG), que entró en vigor en 2000. Por ello, los primeros aerogeneradores tienen ya 20 años y se consideran "agotados".

Debido a la pérdida de las subvenciones estatales, los operadores se enfrentan a la cuestión económica de si desmantelar las instalaciones o simplemente seguir explotándolas. Una tercera opción es la repotenciación junto con acumuladores de energía industriales. Con esta opción, los parques eólicos más antiguos también pueden participar en el mercado de la potencia de regulación primaria. Para ello, la combinación de parque eólico y acumulador se produce idealmente en un punto de conexión a la red común. Esto crea una unidad de reserva que puede proporcionar potencia de regulación primaria gracias a su acumulador de energía. De este modo, se da una segunda vida a los parques eólicos anticuados, ya que la combinación con acumuladores de energía abre modelos de negocio y utilización completamente nuevos.

Phoenix Contact apoya este desarrollo con sistemas modulares para la instalación de acumuladores de energía. La empresa también utiliza tecnología de control abierta para cerrar la brecha entre la generación de energía, su almacenamiento y su posterior utilización. Detrás está el objetivo del acoplamiento de sectores, con el que Phoenix Contact sigue trabajando en la All Electric Society.

El Dr. Rüdiger Meyer es experto en acumuladores de energía en Phoenix Contact

Tres formas de potencias de regulación para mantener la estabilidad de la red

Las potencias de regulación primarias son necesarias para mantener estable la red eléctrica. Naturalmente, esta no tiene ninguna posibilidad física de almacenar energía. Por consiguiente, hay que encontrar un equilibrio constante entre la oferta y la demanda. En este punto, la industria energética distingue entre tres formas de potencia de regulación, que se definen por su capacidad de accederse a las mismas a lo largo del tiempo. Las potencias de regulación primarias deben estar disponibles en 30 segundos. En el caso de potencias secundarias, quedan cinco minutos para la reserva, que también tiene la tarea de tomar el relevo de la potencia primaria en un plazo de 15 minutos para que esta pueda recuperarse. La regulación terciaria también se conoce como potencia de reserva en minutos. Esta también debe estar disponible para la energía de regulación negativa y positiva en un plazo de 15 minutos. Las centrales eléctricas que pueden ponerse en marcha rápidamente suelen utilizarse para potencias positivas. Las cargas negativas pueden conseguirse con grandes consumidores como hornos de arco eléctrico, calentadores de almacenamiento nocturno, centrales de acumulación por bombeo o la parada controlada de aerogeneradores. Todas las medidas descritas brevemente persiguen el objetivo general de garantizar la estabilidad de la red. "Si la carga es demasiado alta, baja la frecuencia. Si se quitan cargas, aumenta. Ambos casos deben evitarse", resume el Dr. Rüdiger Meyer, experto en aplicaciones de acumuladores de energía en Phoenix Contact.

Desde un punto de vista económico, las centrales de turbinas de gas disponibles para la potencia de reserva en minutos son tan ineficientes como el cierre de los parques eólicos. Por un lado, se genera energía eléctrica con un elevado aporte de energía primaria y, por otro, no se aprovecha la energía cinética disponible del viento. Ante este dilema, el Dr. Rüdiger Meyer ve muy buenas perspectivas de desarrollo, sobre todo para equipar los parques eólicos existentes con acumuladores de energía a escala industrial. "Si combinamos los parques eólicos con acumuladores de gran tamaño, pueden servir para amortiguar las curvas de carga de la red. Gracias a su propio acumulador, los aerogeneradores pueden permanecer en el viento y generar energía incluso cuando la red está llena". En sentido contrario, se puede recurrir a la energía del acumulador incluso cuando no hay viento. Por tanto, las unidades también desempeñarían un papel importante en la estabilidad de la red.

Suavizar los picos de carga y ganar dinero en el proceso

Y es precisamente en este punto donde se están desarrollando nuevos campos de actividad en la dirección del "Repowering", especialmente para los parques eólicos más antiguos. La combinación con sistemas de acumuladores basados en baterías de iones de litio o celdas de flujo Redox supone una valiosa contribución a la estabilidad de la red. También abren nuevas oportunidades de ingresos para los operadores, concretamente a través de operaciones de arbitraje. Las fuertes fluctuaciones de los precios de la electricidad en el mercado al contado repercuten en este aspecto. El acumulador absorbe la energía eólica durante los periodos de tarifa baja y la libera de nuevo a precios más altos durante los picos temporales de carga. Este modelo económico tiene sin duda una motivación monetaria, pero demuestra que la generación y el consumo de energía pueden separarse en el tiempo con la ayuda de acumuladores. Este desacoplamiento abre nuevas oportunidades para el acoplamiento de sectores en el camino hacia una All Electric Society.

Phoenix Contact ya ofrece soluciones preparadas para ello, incluidas subaplicaciones listas para instalar para los equipamientos de aerogeneradores. El alcance de funciones se extiende hasta las aplicaciones en la nube, incluida la integración de los estándares de comunicación actuales y futuros. La plataforma de control abierta PLCnext desempeña aquí un papel fundamental, ya que puede utilizarse para satisfacer cómodamente los requisitos individuales. Esto incluye también los modelos de negocio basados en el Internet de las cosas. Son necesarios en relación con los servicios basados en la nube y los procesos de información apoyados en bases de datos. A nivel de hardware, se utilizan, entre otras cosas, soluciones completas para la gestión de la alimentación. El amplio sistema ofrece soluciones de conexión para la electrónica de potencia de cualquier sección, por ejemplo. Phoenix Contact también ofrece aplicaciones preparadas para la monitorización de redes. Obligatorio: protección eficaz y fiable contra los impactos de rayos mediante descargadores de corrientes de rayo de alto rendimiento.

Centrales híbridas renovables

"Con toda nuestra cartera, ahora tenemos la suerte de poder apoyar el repowering de parques eólicos con acumuladores de energía industriales, hasta la ingeniería. Así creamos una base esencial para el acoplamiento de sectores", resume el Dr. Rüdiger Meyer. La mejora de los parques eólicos con acumuladores de energía convierte las instalaciones de generación de energía renovable en centrales híbridas renovables, es decir, generación y almacenamiento de energía en un mismo lugar. Dr. Rüdiger Meyer: "En este contexto, los acumuladores de baterías son una alternativa muy viable para sustituir a las centrales eléctricas de carga punta, sobre todo porque los acumuladores de baterías no tienen que arrancar antes y suministran su energía en milisegundos".